Начало

Свойства звуковых волн

   Биотоки мозга имеют следующие выделенные частоты: альфа ритм 8-13 Гц, бета ритм 14-30 Гц, гамма ритм более 30 Гц, тэта ритм 4-7 Гц, дельта ритм 1.5-3 Гц.

   С другой стороны, естественное электромагнитное поле у поверхности Земли на СНЧ также имеет четко выделенную резонансную структуру. Это так называемые шумановсие резонансы полости, образованной поверхностью Земли и нижней границей ионосферы (D- и E-области)

   Свойства шумановских резонансов. Шуман впервые теоретически предсказал существование собственных частот сферической полости Земля-ионосфера и для модели с идеально проводящими стенками определил следующие значения резонансных частот:fn= c[n(n+1)]1/2/2Па, где с – скорость света, а – радиус Земли.

   Для n=1-5 эти частоты соответственно равны: f1= 10.6, f2= 18.3, f3= 25.9, f4= 33.5, f5= 41.1 Гц. В силу свойств атмосферы, реальные значения немного меньше.

Это говорит о том, что, мысли - это электромагнитные колебания мозга, которые распространяются в волноводе Земля-Ионосфера, практически без потерь на неограниченное расстояние в пределах планеты Земля.

   Здесь рассмотрены вопросы экранирования спектра электромагнитных волн который использует человеческий мозг для своей работы, или его ещё называют звуковым спектром электромагнитных излучений. Рассматриваем спектр 0 Гц - 100 Гц с точки зрения звука.

   Также учтите диапазон 0-100 Гц можно экранировать активной защитой - Кольцами Гельмгольца, системами микрофон -усилитель - инвертор(конденсатор) - излучатель. Также такими материалами как пермалой, феррит для экранов типа Шунт.

   В тех случаях, когда вопросу обеспечения требуемой звукоизоляции отводится должное место, дверные проемы необходимо в обязательном порядке выполнять в виде тамбура, т.е. с последовательно установленными одна за другой дверьми. К самим дверям предъявляются следующие требования:

   Полотно двери должно быть массивным. Квадратный метр поверхности полотнища должен весить не менее 30 кг; Качественное (двойное) уплотнение выполняется по контуру всех притворов с помощью резинового уплотнителя; Обязательно наличие либо порожка, либо уплотнителя-гильотины, который опускается и уплотняет щель под дверью, в состоянии, когда дверь закрыта. Во внутреннем пространстве тамбура поверхности стенок и потолка облицовываются звукопоглощающим материалом, например стеновыми панелями "Ecophon" толщиной 40 мм.

  

Замеры-экраны

Выводы:

   Если сделать одно помещение из бетона или кирпича на пружинах с прослойками из перфорированной резины в 2 слоя пружин, внутри другого помещения и промежуток заполнить воздухом под давлением, хотя-бы 0,5 атмосферы, то звук во внутреннее помещение не пройдёт. Так как звуковые частоты это давление воздуха, то промежуток с повышенным давлением будет отбрасывать звук пришедший извне. Хотя применить звукопоглотители между этими слоями стоит - минеральная вата, стекловата, базальтовая вата. Главное что-бы отсутсвовал контакт между стенками, были хорошие двери, отсутствие окон и хорошо продуманные технологические отверстия, которые нужно экранировать очень тщательно.

   По КВЧ там другая картина, воздействие СВЧ и КВЧ электромагнитных излучений определяется плотностью потока мощности, а мощность в таких высоких частотах определяется электрической частью сигнала. Нужно также изменить параметры вещества что-бы этот поток мощности отразился или поглотился, но как пока мне лично непонятно.

   Есть уже проверенный способ для экранирования КВЧ, - отражение сигнала веществами с большой диэлектрической проницаемостью. Например вода или магний семиводный (сернокислый) - плоский слой воды толщиной 1 мм ослабляет излучение при длине волны = 8 мм на 20 дБ, при длине волны 7,1 мм в 100 раз, а при длине волны 2 мм - в 10 000 раз. А магний сернокислый это вода в связанном состоянии в кристаллах, насыпали слой 10 см, это как 50 слоёв воды и живите спокойно.

   Ниже рассмотрены и другие подходы решения вопроса экранирования.



   Дело в том, что любое, пусть даже самое тонкое межэтажное перекрытие, выполненное из железобетонных плит, обеспечивает индекс изоляции воздушного шума в районе Rw = 48 дБ. При этом полая внутри перегородка на металлическом профиле, обшитая листами гипсокартона с двух сторон, имеет звукоизоляцию не более Rw = 40 дБ. Так как последняя конструкция по факту является одной из самых распространенных ввиду ее простоты и относительной дешевизны при разделении большого офисного пространства на отдельные рабочие помещения, предпочтение отдается именно ей.

   В случае, когда речь идет о возведении новой перегородки с высокими звукоизоляционными свойствами, в качестве эффективной конструкции предлагается рассмотреть перегородку на двух независимых каркасах с обшивкой двумя слоями гипсоволокнистых листов с каждой стороны. Схема данной перегородки приведена на рис.1. В данном случае применятся система, состоящая из двух независимых металлических каркасов типа "Кнауф" толщиной по 50, 75 или 100 мм, которые с двух сторон обшиваются листами ГВЛ в два слоя толщиной по 12,5 мм каждый. При монтаже данной конструкции все элементы металлических каркасов, а также торцы листов ГВЛ примыкают ко всем прочим конструкциям, в т.ч. и несущим, через слой виброизоляционного материала "Вибросил-К" толщиной 6 мм. Металлические каркасы монтируются параллельно относительно друг друга с зазором не менее 10 мм для исключения возможных связей между собой. Внутреннее пространство перегородки заполняется звукопоглощающими базальтовыми плитами "Шуманет-БМ" на толщину, равную не менее 75 % от общей внутренней толщины перегородки. Для случая использования двух каркасов толщиной по 100 мм, внутри перегородки размещается три слоя плит "Шуманет-БМ" толщиной по 50 мм каждый. Индекс изоляции воздушного шума перегородкой на двух каркасах по 100 мм с общей толщиной 260 мм равен Rw = 58 дБ, перегородка на основе профилей толщиной по 50 мм обеспечивает величину звукоизоляции равную Rw = 54 дБ при толщине 160 мм.

   Уже существующая между офисными помещениями перегородка в полкирпича или выполненная из легких бетонных блоков (шлакобетон, пемзобетон и т.д.) толщиной до 160 мм имеет индекс изоляции воздушного шума не более 47 дБ. И в этом случае, при устройстве комнаты переговоров звукоизоляция такой стены может быть увеличена с помощью панелей дополнительной звукоизоляции ЗИПС-7-4 толщиной 70 мм. Данные панели непосредственно монтируются на стену, звукоизоляцию которой требуется увеличить. При этом индекс изоляции воздушного шума увеличивается на 10 дБ и в сочетании со стеной из полнотелого красного кирпича толщиной 120 мм составляет около Rw = 57 дБ.

   Здесь следует отметить, что дополнительная звукоизоляция потолочного перекрытия, в случае необходимости, осуществляется также при помощи панелей ЗИПС. Помимо панелей ЗИПС-7-4, обеспечивающих дополнительную звукоизоляция 10 дБ, для увеличения звукоизоляции перекрытия могут применяться панели ЗИПС-Супер толщиной 130 мм и индексом дополнительной изоляции 13 дБ.

  Когда речь идет о мероприятиях по изоляции воздушного шума, необходимо отдельно отметить колоссальное влияние щелей и отверстий на снижение акустического эффекта. Нижеследующий пример наглядно это демонстрирует. Достаточно в перегородке площадью 15 квадратных метров (среднестатистическая стена размером 3х5 м) выполнить сквозное отверстие сечением 20х20 мм, т.е. площадью примерно в 40 тысяч раз меньшей, чем сама перегородка, чтобы величина индекса изоляции воздушного шума данной стены снизилась на 20 дБ!

   Поэтому прежде чем проводить какие-либо работы по дополнительной звукоизоляции помещения, прежде всего, требуется тщательно заделать все имеющиеся в конструкции стен и перекрытий трещины, щели и отверстия. Вопреки распространенному мнению о том, что монтажная пена здесь является наилучшим средством, необходимо отметить, что это не так. Для заделки швов и отверстий лучше применять плотные и при этом эластичные материалы. Такие как, например, акриловые герметики или шпаклевки. Перед тем как зашпаклевать отверстие или трещину рекомендуется его "расшить" (расширить) как можно глубже, чтобы слой в данном случае уже "акустической" шпаклевки был как можно толще.

   Необходимо отметить еще один тип подвесных звукопоглощающих потолков на основе жестких перфорированных плит. Это могут быть как листы гипсокартона (изделие имеет наименование ППГЗ: плита перфорированная гипсокартонная звукопоглощающая, производства концерна "Кнауф"), так и листы МДФ, шпонированные ценными породами дерева (плиты "SuperAcoustic", производства Израиль). Данные конструкции применяются как в комбинации со слоем звукопоглощающей минеральной ваты типа "Шуманет-БМ", так и в качестве самостоятельной звукопоглощающей конструкции резонансного типа.

   Для акустической отделки стен применяются звукопоглощающие стеновые панели, которые имеют показатели среднего коэффициента звукопоглощения в диапазоне 0,7 - 0,95. На сегодняшний день на рынке представлены следующие виды акустических стеновых панелей:

   панели "Ecophon" c микропористой окраской или тканевой отделкой лицевой поверхности; металлические перфорированные стеновые панели "SoundLux", отечественного производства; перфорированные МДФ-панели "SuperAcoustic", шпонированные ценными породами дерева, из Израиля; панели из тонкого прессованного древесного волокна "Геракустик" австрийского производства и, конечно, морально нестареющие, перфорированные гипсокартонные плиты ППГЗ, которые также успешно решают поставленные задачи при относительно невысокой для акустических стеновых конструкций стоимости.

   К числу современных отделочных материалов, обладающих высокими звукопоглощающими свойствами, относится натяжной потолок "Clipso" (Швейцария). Поверхность потолка имеет классически белый матовый цвет и выглядит абсолютно ровной и цельной. Не зная о наличии над головой специальной конструкции, его можно принять за идеально "выведенный" и покрашенный потолок. Благодаря наличию микроперфорации, невидимой уже с расстояния в полметра, коэффициент звукопоглощения потолка "Clipso" приближается к ? = 0.7, что обеспечивает хороший акустический эффект без ущерба для эстетики помещения.

   Распространенное решение, когда в качестве плит перекрытия между первым нежилым этажом и квартирами на втором этаже используются железобетонные многопустотные плиты толщиной 220 мм, обеспечивает расчетный индекс изоляции воздушного шума Rw = 52 дБ. Устройство чистого пола со стороны квартиры по типовым схемам может добавить (согласно расчету) максимум 4 дБ. Таким образом, при условии качественной заделки всех щелей и технологических отверстий максимальная величина звукоизоляции такой конструкции перекрытия составляет максимум Rw = 56 дБ. Но даже для зданий самой низкой категории комфортности, для самого "тихого" варианта с точки зрения строительных норм (когда магазин соседствует с квартирой) индекс изоляции воздушного шума перекрытием должен быть не менее Rw = 57 дБ. То есть даже при достаточно благоприятном варианте устройства перекрытия несоблюдение строительных норм налицо. Если в качестве межэтажного перекрытия над первым этажом используются беспустотные железобетонные плиты 140 мм разница между требуемой звукоизоляцией и фактической оказывается еще больше, и как всегда не в лучшую сторону.

   Для жилых помещений допустимый уровень шума в ночное время составляет 25 дБА, причем это предельное значение для зданий самой высокой категории комфортности (категория А). Подавляющая часть жилого фонда имеет категории комфортности Б и В, и соответственно в таких жилых помещениях нормы по предельным уровням шума могут быть только мягче - не выше 30 дБА. Однако хорошо различимый уровень шума, который особенно ночью может доставлять те или иные психологические неудобства не превышает значения 20 дБА.

   Еще раз хотелось бы отметить, что описанная там конструкция подвесного потолка из гипсоволокнистых листов с заполнением внутреннего пространства звукопоглощающими плитами "Шуманет-БМ" и устройством дополнительного акустического потолка "Akusto" является, безусловно, одной из самых эффективных на сегодняшний момент. Применение данной конструкции позволяет реально увеличить индекс звукоизоляции перекрытия на величину до 14 дБ. Однако главным и очень существенным недостатком приведенной конструкции является ее значительная толщина (от 500 до 800 мм). Если исходная высота потолков помещений первого этажа не превышает 3-х метров, применение такой конструкции становится практически невозможным.

   Эффективным вариантом решения проблемы дополнительной звукоизоляции перекрытий в случае ограничений, связанных с недостаточной высотой потолков, является применение панелей дополнительной звукоизоляции ЗИПС. Панели ЗИПС представляют собой сэндвич-панели, которые имеют толщину от 40 до 130 мм и при этом бескаркасно монтируются к плите перекрытия со стороны нижнего помещения. Например, величина дополнительной звукоизоляции панелей ЗИПС-7-4 толщиной 70 мм составляет Rw = 9 дБ. Таким образом, конструкция перекрытия, состоящая из многопустотной железобетонной плиты толщиной 220 мм и смонтированных не нее со стороны нижнего помещения панелей ЗИПС-7-4, обеспечивает индекс изоляции воздушного шума Rw = 61 дБ. Это удовлетворяет требованиям к величине звукоизоляции перекрытия между помещениями квартиры и магазина в зданиях любой категории комфортности. При устройстве со стороны квартиры достаточно простой конструкции чистого пола индекс изоляции перекрытия может быть доведен до 62 дБ, что уже соответствует максимально существующим требованиям СНиП для ограждающих конструкций общественных помещений, граничащих с квартирами.

   К большому сожалению, подавляющее большинство архитекторов в своих решениях предпочитают максимум жестких и гладких отделочных поверхностей. Таких как гипсокартонные листы, стекло, мрамор, керамическая плитка, окрашенная штукатурка и т.п.

   Акустические стеновые панели "SoundLux" российского производства, имеющие металлическую перфорированную поверхность, помимо хороших звукопоглощающих свойств и эстетичного внешнего вида отличаются высокой механической прочностью и пожаробезопасностью.

   Начнем со звукоизолирующих конструкций. Если есть такая возможность, желательно заранее подумать об акустическом комфорте вашего жилища. Дело в том, что звукоизоляция определяется прежде всего массивностью ограждающих перегородок - потолка, пола и стен (и только потом - качеством звукопоглощающих материалов). Чем увесистей стена, тем больше звука она отразит. Крикните соседу, чтобы он прекратил шуметь, сначала через лист бумаги, а затем через кирпичную стену. В каком случае он вас услышит? Ответ очевиден.

   Но, оказывается, что собственно звукоизолирующие конструкции "работают" эффективнее. Например, для того чтобы снизить уровень "выходящего" звука на 50 дБ, понадобится звукопоглощающий материал толщиной в два метра или звукоизолирующая конструкция толщиной всего около кирпича. На практике же звукоизоляция комнаты устраивается так, чтобы и отражать, и поглощать звуковую энергию.

   Даже если вы нарастите массу конструкции вдвое, звукоизоляция увеличится всего лишь на 6 дБ.

   К сожалению, в городских условиях полностью устранить шум почти невозможно. В комнате должно быть меньше 20 дБА, только тогда покажется, что вы пребываете в абсолютной тишине. В большинстве случаев городская квартира находится под "давлением" 40-50 дБА. Максимальная цифра, на которую способны уменьшить шум многослойные конструкции - 15 дБ. Практически это предел для дополнительной звукоизоляции существующих стен и перекрытий. Многослойные конструкции легкие и не массивные по строительным меркам, но и они "съедают" полезную площадь. Увы, но по-другому не получится. Если вам будут обещать сделать тонко и эффективно, - не верьте, это противоречит законам физики. Жертвуя не более 20-30 мм, вы не ощутите значительных перемен.

   В конструкциях, предназначенных для дополнительной борьбы с децибелами, чередуются как минимум два слоя - "жесткий" (гипсокартон, гипсоволокно или кирпич) и "мягкий" (звукопоглотитель). Часть звуковой волны отражает первый слой, а часть тонет в "пучине" второго. Что же из себя представляет эта "пучина"?

   Другая важная черта - определенная плотность звукопоглощающего материала, при которой звуковая волна как можно больше теряет энергии при прохождении внутрь материала, но и еще не начинает отражаться назад. Лучше всего этим требованиям отвечают волокнистые материалы - такие, как стекловолокно, минеральная вата, кремнеземные волокна, войлок.

   В качественном звукопоглотителе волокна очень тонкие и имеют огромную площадь поверхности. Но при этом не мешают воздуху свободно проникать в толщу материала. Кроме того, бывают ячеистые материалы, которые получают с помощью вспучивания или вспенивания (ячеистый бетон, пенопласт, пенополиэтилен, пенополиуретан и другие). Они упруги и поэтому умело справляются с ударным шумом, однако не слишком подходят для изоляции воздушного.

   Упругие прокладки из стеклохолста "Шуманет-100" толщиной всего 3 мм, уложенные под выравнивающую стяжку толщиной 60 мм, снизят уровень ударного шума на 23 дБ, а пол, устроенный по слою стекломатов "Шуманет-П60" толщиной 20 мм, - на 37 дБ. Это весьма ощутимое снижение. Например, если соседи разобьют об пол стеклянную бутылку, вам покажется, что упала рублевая монета. Кроме того, под чистовой пол можно подложить листы пенопропилена, пробковый агломерат, кремнеземное волокно или любой другой упругий прокладочный материал.

   Воздушный шум прокладка из стекломата "Шуманет-П60" погасит всего на 3 дБ и это при толщине слоя 20 мм. От соседского топота вы избавитесь, а от "голосистого" музыкального центра - нет. Для решения этой проблемы требуется иная прокладка - звукопоглощающий материал, причем с высоким коэффициентом звукопоглощения. Например слой из звукопоглощающей минеральной ваты. Жилплощадь сберечь не удастся: слой "подпольного" материала поднимется не менее чем до 50 мм. Примерно такой же толщины будет обязательная бетонная стяжка. Но и шумоизоляция воздушного шума увеличится на 8 дБ. Хотите больше - слой звукопоглотителя должен быть толще.

   Чаще всего в качестве звукопоглощающего материала для таких потолков используются спрессованные плиты из супертонкого стекловолокна или тонкого минераловолокна. От материала лицевой отделки потолочной плиты во многом зависят звукопоглощающие возможности потолка. Важно, чтобы оно было пористым, тогда воздух будет иметь возможность проникать внутрь плиты. Поэтому подвесные потолки с "лицом" из пленки поглощают звук хуже, чем модели с окрашенной или тканевой поверхностью, в которой имеется множество микроскопических пор. Но в любом случае, с помощью акустического потолка вы не снизите уровень шума более, чем на 10 дБА.

   Монтируя такую конструкцию, важно не только правильно выбрать звукопоглощающий материал и толщину жесткого слоя, но и не допустить, чтобы шум от стены или перекрытия распространялся через каркас на внешние листы облицовки. Ведь таким образом листы облицовки напрямую начинают переизлучать звук, полученный от стены, а слой звукопоглотителя внутри остается, что называется "не у дел". Поэтому места соединения каркаса со стеной необходимо изолировать упругими прокладками. И только тогда конструкция начнет ощутимо гасить децибелы.

   Среди современных материалов для дополнительной изоляции стен и перекрытий можно выделить готовые пазогребневые сэндвич-панели ЗИПС. Они состоят из комбинации плотных (гипсоволокнистые листы) и легких (минеральная вата и/или штапельное стекловолокно) слоев. Принципиальное отличие от других конструкций - панели лишились промежуточного каркаса, зато приобрели специальные виброразвязанные узлы для крепления к стене. Поэтому при толщине 70 мм четырехслойная панель ЗИПС удерживает до 10 дБ, а это очень прилично, если иметь в виду что путем удвоения массы стены возможно прибавить только 6 дБ.

   Известно, что шумоизоляция окна зависит, во-первых, от количества и толщины стекол, во-вторых, от толщины воздушного промежутка между крайними стеклами и, в-третьих, от плотности притвора (проницаемости стыков). Чем толще стекла, тем, естественно, выше звуконепроницаемость. Еще лучше, если стекла в стеклопакете разной толщины. Например, внешнее - 8 мм, а внутреннее - 6 мм. В таком случае на резонансной частоте провал шумоизоляции будет меньше, чем в случае с одинаковыми стеклами. Но даже если стеклопакет укомплектован толстыми стеклами, тонкая рама снизит изолирующий эффект: низкие частоты будут нейтрализованы, а средние и высокие - не в полной мере. Количество стекол внутри рамы влияет на качество шумоизоляции, но не самым принципиальным образом. Тройной стеклопакет снизит шум только тогда, когда среднее стекло приближено к одному из крайних. Межстекольный промежуток заполняется воздухом или газом. Последний также улучшает шумоизоляционные показатели окна. Но наиболее значимый фактор с точки зрения специалистов - это герметичность притвора. Ее обеспечивают резиновые прокладки по периметру створок и рамы.

   С дверью ситуация примерно такая же, как и с окном. Чем массивнее дверь - тем мощнее шумоизоляция. Чем толще внешние слои - тем лучше. Но у дверей есть одно преимущество перед окнами. Внутрь двери, в пространство между внешними слоями можно проложить звукопоглотитель, чего нельзя сделать с окном. Соответственно, стеклянные, пластиковые или полые двери практически "открыты" для децибел. Для повышения шумоизоляции друг за другом устанавливают две двери. Чем больше расстояние между ними - тем ощутимее эффект. Стены в промежутке от двери до двери не помешает обработать звукопоглощающими материалами. Порог и уплотнение по периметру притворов - обязательны.

   для плит перекрытия толщиной 140 мм, из которых, например, в Москве возведена значительная часть жилого фонда, индекс изоляции воздушного шума редко превышает Rw = 51 дБ. И это при том, что введенный еще в 1977 г. СНиП устанавливает минимальное значение индекса изоляции воздушного шума перекрытием не менее Rw = 52 дБ! К слову сказать, в нормах МГСН историческая справедливость, а вернее несправедливость, узаконена - здания с подобными стенами и перекрытиями отнесены к категории В. Величина требуемой изоляции воздушного шума стенами и перекрытиями между квартирами для домов данной категории снижена на 2 дБ по сравнению со СНиП от 1977 года и составляет Rw = 50 дБ. Тем самым без проведения каких-либо дорогостоящих мероприятий звукоизоляция громадного количества жилых зданий стала удовлетворять требованиям нормативных документов.

   В настоящее время при строительстве "элитного" монолитного жилья категории А толщина межэтажных перекрытий может доходить до 250 мм. Индекс изоляции воздушного шума при этом оказывается равным Rw = 55 дБ и выше. Практика показывает, что эффективность шумоизоляционных мероприятий "снизу" редко превышает величину 15 дБ.

   Однослойные конструкции подразумевают использование какого-либо плотного строительного материала на жестком связующем (растворе). Это могут быть кирпичные, гипсолитовые, керамзитобетонные и даже железобетонные перегородки, где бетон играет роль и конструктивного материала, и связующего. Несмотря на то, что в одной перегородке возможна комбинация нескольких материалов, определяющим будет наличие только плотных материалов при условии жестких связей между всеми элементами конструкции (например, стена из пемзобетонных блоков на цементно-песчаном растворе, облицованная кирпичом).

   Многослойные перегородки, как следует из названия, состоят из нескольких (минимум двух) чередующихся слоев жестких (плотных) и мягких (легких) строительных материалов. Плотные материалы (гипсокартон, кирпич, металл) проявляют здесь звукоизоляционные свойства и работают аналогично однослойным перегородкам: звукоизоляция тем выше, чем больше поверхностная плотность материала. Материалы легкого слоя выполняют звукопоглощающую функцию, т.е. структура материала должна быть такой, чтобы при прохождении сквозь нее звуковых колебаний последние ослаблялись за счет трения воздуха в порах материала. Следует отметить низкую эффективность применения в звукоизоляционных перегородках таких материалов, как пенопласт, пенополиуретан или пробка. Это связано с тем, что для хороших звукоизоляционных материалов они имеют недостаточную плотность, а для причисления их к классу звукопоглощающих материалов - слишком низкое поглощение из-за отсутствия возможности продувания воздухом.

   Для реализации всего потенциала многослойных конструкций должно выполняться требование послойного прохождения звука через толщу перегородки. Проще говоря, в идеале звуковая волна должна последовательно пройти сначала только через первый жесткий слой, затем только через мягкий, затем только через второй жесткий слой и т.д. На практике же обязательное присутствие несущего каркаса приводит к тому, что звуковые колебания первого жесткого слоя передаются через общий каркас (или общий фундамент) на последний жесткий слой и переизлучаются им в защищаемое помещение. Таким образом, звуковая энергия по жестким элементам каркаса успешно минует специально заготовленные внутренние звукопоглощающие слои-ловушки, в результате чего реальная звукоизоляция многослойных конструкций оказывается значительно ниже расчетных значений.

   Какие конструкции внутренних перегородок с индексом изоляции воздушного шума не менее 50 дБ можно предложить? Прежде всего, это легкие каркасные перегородки с обшивкой из гипсокартонных (ГКЛ) или гипсоволокнистых (ГВЛ) листов. С точки зрения шумоизоляции применение листов ГВЛ предпочтительнее. Во-первых, они имеют более высокую (почти в полтора раза) поверхностную плотность. Во-вторых - из-за технологии производства данный материал имеет более высокие внутренние потери, т.е. является менее звонким. Однако из-за более сложной технологии финишной отделки подавляющее большинство строителей, к сожалению, отдает предпочтение использованию ГКЛ.

   Для получения высокой шумоизоляции необходимо использовать два независимых каркаса, на каждый из которых монтируются внешние слои обшивки. Помимо этого, элементы каркаса, связанные с боковыми стенами и перекрытиями, должны быть изолированы упругими прокладками, чтобы исключить косвенную передачу звука.

   Для устранения щелей и отверстий рекомендуется использовать акриловые или силиконовые герметики, тем более что последние обладают хорошей эластичностью - важной особенностью материала для заделки всякого рода трещин.

   Для того чтобы увеличить шумоизоляцию легкой перегородки на DRw = 10 дБ, необходимо параллельно ей установить дополнительную каркасную перегородку. Гипсоволокнистые листы толщиной 12 мм монтируются в два слоя со стороны защищаемого помещения на каркасе из П-образных металлических профилей шириной 100 мм. Внутреннее пространство заполняется двумя слоями звукопоглощающей ваты "Шуманет-БМ" толщиной 50 мм каждый. При этом направляющий профиль монтируется только к полу, потолку и боковым стенам через упругую прокладку "Вибросил" с отступом от существующей стены около 10 мм, чтобы избежать соприкосновения с ней элементов каркаса (стоечных профилей). Общая толщина дополнительной шумоизоляционной конструкции составляет около 135 мм.

   Повышение звукоизоляционных характеристик перегородок

   "Технологии строительства", №4 2002

   Основные типы звукоизоляционных перегородок

   С конструктивной точки зрения перегородки можно разделить на два класса: однослойные и многослойные.

   Однослойные конструкции подразумевают использование какого-либо плотного строительного материала на жестком связующем (растворе). Это могут быть кирпичные, гипсолитовые, керамзитобетонные и даже железобетонные перегородки, где бетон играет роль и конструктивного материала, и связующего. Несмотря на то, что в одной перегородке возможна комбинация нескольких материалов, определяющим будет наличие только плотных материалов при условии жестких связей между всеми элементами конструкции (например, стена из пемзобетонных блоков на цементно-песчаном растворе, облицованная кирпичом).

   Звукоизоляционные характеристики подобных конструкций определяются, прежде всего, их массой и улучшаются примерно на 6 дБ при двукратном увеличении массы стены. Пористость материала перегородки также играет роль в обеспечении ее звукоизоляционных качеств. Однако, как показывает практика, выигрыша за счет повышения пористости материала получить практически не удается из-за более существенных потерь звукоизоляции при соответственно уменьшающейся при этом поверхностной плотности такого материала.

   Многослойные перегородки, как следует из названия, состоят из нескольких (минимум двух) чередующихся слоев жестких (плотных) и мягких (легких) строительных материалов. Плотные материалы (гипсокартон, кирпич, металл) проявляют здесь звукоизоляционные свойства и работают аналогично однослойным перегородкам: звукоизоляция тем выше, чем больше поверхностная плотность материала. Материалы легкого слоя выполняют звукопоглощающую функцию, т.е. структура материала должна быть такой, чтобы при прохождении сквозь нее звуковых колебаний последние ослаблялись за счет трения воздуха в порах материала. Следует отметить низкую эффективность применения в звукоизоляционных перегородках таких материалов, как пенопласт, пенополиуретан или пробка. Это связано с тем, что для хороших звукоизоляционных материалов они имеют недостаточную плотность, а для причисления их к классу звукопоглощающих материалов - слишком низкое поглощение из-за отсутствия возможности продувания воздухом.

   Звукоизолирующая способность трехслойных вариантов многослойных перегородок (наиболее распространенный пример - каркасно-обшивная гипсокартонная перегородка) зависит от большего числа факторов, чем звукоизоляция однослойной перегородки. Увеличение плотности материала жестких слоев, увеличение расстояния между крайними слоями (т.е. увеличение общей толщины перегородки) и заполнение внутреннего пространства слоями специального звукопоглотителя (именно поглотителя, а не утеплителя) - вот основные пути достижения необходимой звукоизоляции.

   Для реализации всего потенциала многослойных конструкций должно выполняться требование послойного прохождения звука через толщу перегородки. Проще говоря, в идеале звуковая волна должна последовательно пройти сначала только через первый жесткий слой, затем только через мягкий, затем только через второй жесткий слой и т.д. На практике же обязательное присутствие несущего каркаса приводит к тому, что звуковые колебания первого жесткого слоя передаются через общий каркас (или общий фундамент) на последний жесткий слой и переизлучаются им в защищаемое помещение. Таким образом, звуковая энергия по жестким элементам каркаса успешно минует специально заготовленные внутренние звукопоглощающие слои-ловушки, в результате чего реальная звукоизоляция многослойных конструкций оказывается значительно ниже расчетных значений.

   В процессе рассмотрения звукоизолирующей способности данных типов перегородок неизбежно возникает вопрос: какой тип перегородок имеет лучшую звукоизоляцию при наименьшей толщине, массе и стоимости? Традиционный ответ звучит так: многослойные каркасные перегородки в качестве внутренних ограждающих конструкций предпочтительнее. При значительно меньшей массе (что очень важно для снижения нагрузок на перекрытия и фундамент) и толщине они имеют практически одинаковый (а иногда и больший) индекс изоляции воздушного шума (Rw), чем однослойные конструкции.

   Однако, здесь важно понимание сущности индекса изоляции воздушного шума. Rw - это некая усредненная величина, с помощью которой можно быстро и достаточно объективно сравнивать звукоизоляционные характеристики строительных конструкций в отношении изоляции так называемых "бытовых шумов", то есть таких шумов, как звуки голоса, работающего телевизора, дребезга посуды, звонка телефона или будильника.

   В отношении музыкальных центров с системами "Mega Bass", домашних кинотеатров, оснащенных мощными сабвуферами, и высококачественных систем прослушивания музыки, выбор конструкции перегородки, основанный только на значении индекса Rw, представляется не вполне корректным. Как, впрочем, и вся система нормирования звукоизоляции строительных конструкций, регламентирующая параметры их изоляции в частотном диапазоне от 100 Гц и выше. А ведь на сегодняшний день практически у любой качественной системы звуковоспроизведения частотный диапазон начинается с 20-40 Гц.

   На рис.1 показаны графики звукоизоляции однослойной (неоштукатуренная стена в полкирпича) и многослойной (перегородка из ГКЛ) конструкций. По значениям индексов изоляции воздушного шума Rw гипсокартонная перегородка (Rw = 48 дБ) превосходит кирпичную стенку (Rw = 45 дБ) на 3 дБ. При этом толщины двух конструкций практически равны: толщина кирпичной стены без штукатурки - 120 мм, а толщина гипсокартонной перегородки - 125 мм. Однако, как видно из графиков, на частотах до 200 Гц звукоизоляция кирпичной стены превосходит звукоизоляцию гипсокартонной перегородки. И, в общем, данная закономерность справедлива практически для всех однослойных и многослойных конструкций одинаковой толщины. Вместе с тем уже в области средних частот звукоизоляция многослойных конструкций может существенно превышать изоляцию однослойных перегородок (именно за счет этого и происходит рост индекса Rw).

   Сравнение звукоизоляционных характеристик однослойных и многослойных конструкций перегородок

   Поэтому при выборе конструкции внутренних перегородок необходимо четко представлять, для изоляции каких типов шумов и от каких источников данные перегородки предназначены.

   Звукоизоляционные характеристики перегородок

   Несмотря на некоторые недостатки индекса изоляции воздушного шума Rw, он, безусловно, является очень удобным параметром для быстрого сравнения звукоизоляции различных конструкций перегородок между собой и с нормативными величинами звукоизоляции ограждающих конструкций.

   На территории Российской Федерации по-прежнему действует СНиП II-12-77 "Защита от шума", а в Москве с 1997 года действуют дополняющие и уточняющие МГСН 2.04 - 97 "Допустимые уровни шума, вибрации и требования к звукоизоляции в жилых и общественных зданиях". Несмотря на то, что в МГСН введено деление зданий по категориям комфортности (А, Б и В), в отношении требований к звукоизоляции стен и перегородок значительных изменений не произошло. Например, требование нормативной изоляции воздушного шума межкомнатными перегородками вне зависимости от класса жилья осталось на уровне Rw = 43 дБ, как и 25 лет назад, а требование к индексу изоляции воздушного шума межквартирной стены ужесточилось всего на 2 дБ, и только по отношению к зданиям категории А (высококомфортные условия). То есть индекс изоляции воздушного шума межквартирной стены в таком здании должен быть не менее Rw = 54 дБ, против Rw = 52 дБ обязательных ранее для жилых зданий всех типов. А ведь шумовой фон в квартирах (не считая мощных источников, типа кинотеатров или Hi-End) за прошедшие десятилетия, по крайней мере, у нас в стране значительно вырос. В настоящее время практически в каждом доме и в каждой комнате имеется телевизор, телефон, магнитола, а в кухне и ванной комнате работают стиральная или посудомоечная машины, вытяжка и кондиционер. Домашний компьютер также вносит свой вклад в увеличение общего шумового фона.

   Имеющийся опыт позволяет утверждать, что для современных условий индекс изоляции воздушного шума межкомнатной перегородки должен быть не менее Rw = 52 дБ, а межквартирной стены - не менее Rw = 62 дБ. Только при таких нормативных значениях ограждающих конструкций можно говорить об акустическом комфорте. Однако даже стена с Rw = 62 дБ полностью не решит проблему звукоизоляции спальни, если сосед решил посмотреть в своем кинотеатре новый боевик. Практика показывает, что средний уровень звука при просмотре фильма в домашнем кинотеатре составляет LА = 90 дБА. Таким образом, в помещении спальни уровень шума окажется в районе LА = 30 дБА. И хотя это примерно соответствует предельному значению ночных норм по уровню шума в жилых помещениях (LАпред = 30 дБА), чтобы действительно можно было говорить о чуть слышном или о вообще неслышном звуке уровень шума в комнате должен быть не выше LА = 20 дБА.

   Интересно, что шум, проникающий с улицы (прежде всего от автотранспорта), и существенно (более чем на 6 дБА) превышающий шум от соседей, вызывает гораздо меньшее раздражение, чем более слабые звуки: музыка, крики, смех и т.п. Это обусловлено психофизиологическими особенностями человеческого слуха, и в борьбе за акустический комфорт жилища с этим также приходится считаться.

   Какие конструкции внутренних перегородок с индексом изоляции воздушного шума не менее 50 дБ можно предложить? Прежде всего, это легкие каркасные перегородки с обшивкой из гипсокартонных (ГКЛ) или гипсоволокнистых (ГВЛ) листов. С точки зрения шумоизоляции применение листов ГВЛ предпочтительнее. Во-первых, они имеют более высокую (почти в полтора раза) поверхностную плотность. Во-вторых - из-за технологии производства данный материал имеет более высокие внутренние потери, т.е. является менее звонким. Однако из-за более сложной технологии финишной отделки подавляющее большинство строителей, к сожалению, отдает предпочтение использованию ГКЛ.

   Для получения высокой шумоизоляции необходимо использовать два независимых каркаса, на каждый из которых монтируются внешние слои обшивки. Помимо этого, элементы каркаса, связанные с боковыми стенами и перекрытиями, должны быть изолированы упругими прокладками, чтобы исключить косвенную передачу звука.

   Общий шумоизоляционный эффект также зависит и от выбора материала среднего слоя. Главный критерий выбора такого материала - величина его безразмерного коэффициента NRC (NRC - усредненный по частотам коэффициент звукопоглощения), значения которого могут колебаться от 0 до 1. Чем ближе значение NRC к единице, тем выше звукопоглощающая способность материала. Для получения максимального эффекта рекомендуется выбирать материалы с NRC не менее 0,8. Так, например, специальный звукопоглощающий материал - минеральная плита "Шуманет-БМ" имеет значение NRC = 0,9. Толщина поглощающего слоя должна составлять не менее 50% внутреннего пространства перегородки и быть не тоньше 100 мм (естественно, что при толщине каркаса 50-75 мм можно применить только один слой звукопоглотителя толщиной 50 мм).

   Индекс изоляции воздушного шума каркасно-обшивной перегородки из двух листов ГВЛ 12 мм на каждом из двух независимых каркасах толщиной по 50 мм с воздушным промежутком между каркасами 10 мм составляет около Rw = 53 дБ. При этом внутреннее пространство заполняется звукопоглощающей ватой толщиной 100 мм и общая толщина конструкции равна 160 мм.

   Кирпичные перегородки из полнотелого красного кирпича, оштукатуренные с двух сторон, имеют следующие значения индекса шумоизоляции:

   стена в полкирпича (толщина со штукатуркой 150 мм) - Rw = 47 дБ;

   стена в один кирпич (толщина со штукатуркой 280 мм) - Rw = 54 дБ;

   стена в два кирпича (толщина со штукатуркой 530 мм) - Rw = 60 дБ.

   Таким образом, для изоляции "бытовых" шумов более предпочтительным является использование легкой перегородки из ГВЛ толщиной 160 мм, имеющей уровень шумоизоляции, сопоставимый по величине с аналогичным параметром более массивной стены толщиной в один кирпич (280 мм).

   Причины снижения шумоизоляционных характеристик перегородок

   Наверное, нет ни одной статьи, посвященной проблеме шумоизоляции легких перегородок, где бы ни говорилось о важности установки упругих прокладок в местах примыкания направляющих профилей каркаса к стенам и перекрытиям. Однако на практике крайне редко встречаются строители, которые бы добросовестно выполняли подобные мероприятия. Как правило, необходимость установки таких прокладок осознается уже после монтажа и обработки всех поверхностей, когда изменить что-либо не представляется возможным.

   Помимо ухудшения шумоизоляции перегородок, отсутствие упругих прокладок по контуру закрепления приводит к повышенной передаче косвенных шумов из других помещений и этажей. Даже если к шумоизоляции в отношении соседнего помещения претензии отсутствуют, такая перегородка может преподнести неприятный сюрприз, переизлучая шумы, например, от соседей сверху или снизу.

   Здесь также уместно упомянуть о передаче косвенных шумов однослойными конструкциями. Безусловным лидером среди перегородок с плохой шумоизоляцией является стена из гипсолитовых блоков со стандартной толщиной 80 мм. Мало того, что ее индекс изоляции воздушного шума не превышает Rw = 40 дБ, что недостаточно даже по действующим нормам (Rwнорм = 43 дБ); но, кроме всего прочего, конструкция, выполненная из этого материала, является отличным проводником и излучателем структурных шумов. В качестве примера можно привести ситуацию, когда в одной из комнат квартиры, со стороны стены, выполненной из гипсолитовых блоков, был слышен звук соседского рояля. Создавалось полное впечатление, что музыкант живет в квартире, расположенной рядом. Каково же было удивление присутствующих, когда выяснилось, что рояль находится у соседей снизу!

   Невысоко оцениваются шумоизоляционные свойства семищелевого и многопустотного красного кирпича. Это тот самый случай, когда внутренние пустоты вносят в повышение шумоизоляции гораздо более скромный вклад, чем снижение шумоизоляции за счет уменьшения поверхностной плотности такой стены. Ко всему прочему перегородки из семищелевого кирпича прекрасно проводят и излучают звук. Для уменьшения передачи и излучения структурного шума стеной из этого материала можно рекомендовать засыпку внутренних полостей кирпичей песком.

   Необходимость заполнения внутреннего пространства звукопоглотителем при монтаже легких перегородок и облицовок из ГКЛ для некоторой части строителей, к сожалению, не является очевидным фактом. Так как для внутренних перегородок проблема теплоизоляции, как правило, не возникает, очень часто единственным "звукопоглотителем" внутри перегородки оказывается воздух. В этом случае возможно существенное снижение шумоизоляции конструкции (на собственных резонансных частотах), когда перегородка становится подобной барабану. Поэтому заполнение внутреннего пространства звукопоглощающим материалом крайне важно, причем это должен быть материал с как можно более высоким коэффициентом звукопоглощения (желательно не менее NRC = 0,8).

   Одной из типичных причин снижения шумоизоляции перегородок всех видов являются банальные щели и отверстия в конструкциях. Наличия небольшой сквозной трещины в углу межквартирной стены вполне достаточно, чтобы не напрягая слух, слышать разговор соседей. Для того чтобы перестать различать слова, необходимо лишь хорошо заделать такую щель раствором.

   При этом хотелось бы развеять миф о хороших шумоизоляционных свойствах монтажной пены. Благодаря удобству ее применения возникает искушение "запенить" ненужное отверстие или образовавшуюся щель. Однако шумоизоляционные свойства монтажной пены очень слабые, несмотря на ее пористость (а скорее благодаря последней). Поэтому заделанные таким образом отверстие или щель продолжают вполне успешно излучать звук, пусть и с небольшими потерями. Для устранения щелей и отверстий рекомендуется использовать акриловые или силиконовые герметики, тем более что последние обладают хорошей эластичностью - важной особенностью материала для заделки всякого рода трещин.

   Следует иметь в виду, что два слоя обшивочного материала обеспечивают большую герметичность каркасно-обшивной перегородки, чем один слой удвоенной толщины. При этом листы ГВЛ или ГКЛ монтируются так, чтобы швы первого и второго слоев не совпадали (внахлест).

   Увеличение шумоизоляции существующих перегородок В случае недостаточной шумоизоляции каркасно-обшивной перегородки из ГКЛ, прежде всего, необходимо рассмотреть вышеперечисленные "типовые" причины и устранить их. Если это сделать по каким-либо причинам невозможно, единственно верным решением является установка дополнительной каркасной облицовки или применение готовых панелей дополнительной шумоизоляции ЗИПС.

   Для того чтобы увеличить шумоизоляцию легкой перегородки на DRw = 10 дБ, необходимо параллельно ей установить дополнительную каркасную перегородку. Гипсоволокнистые листы толщиной 12 мм монтируются в два слоя со стороны защищаемого помещения на каркасе из П-образных металлических профилей шириной 100 мм. Внутреннее пространство заполняется двумя слоями звукопоглощающей ваты "Шуманет-БМ" толщиной 50 мм каждый. При этом направляющий профиль монтируется только к полу, потолку и боковым стенам через упругую прокладку "Вибросил" с отступом от существующей стены около 10 мм, чтобы избежать соприкосновения с ней элементов каркаса (стоечных профилей). Общая толщина дополнительной шумоизоляционной конструкции составляет около 135 мм.

   Те же DRw = 10 дБ могут быть получены путем монтажа на защищаемую стену панелей дополнительной шумоизоляции ЗИПС-7-4 толщиной 70 мм. Панель ЗИПС - это готовая к применению сэндвич-панель (многослойная конструкция), где чередуются шумоизоляционные (листы ГВЛ) и звукопоглощающие (сверхтонкое стекловолокно) слои. Толщина звукоизолирующей панели и количество слоев может изменяться в зависимости от требований конкретной акустической задачи (от 40 до 130 мм). Единственным условием применимости панелей ЗИПС в данном случае является достаточная несущая способность исходной перегородки.

Рекомендации по виброизоляции инженерного оборудования (частоты 0-100 Гц)



   Для виброизоляции инженерного агрегата необходимо его установить на виброизоляторы и изолировать подходящие к нему коммуникации. Применяют однозвенную (рис.2 б, г, д, е), двухзвенную (рис.2 в, ж, з), а иногда и трехзвенную схему виброизоляции.

   Между агрегатом и виброизоляторами часто располагают массивную плиту (обычно железобетонную) или жесткую опорную раму (рис.2 г, д, з).

   Поддерживающую конструкцию, на которую опирается виброизолированная инженерная машина, для краткости называют фундаментом. Это может быть плита перекрытия, железобетонный блок, балки и т.д.

   Схемы жесткого и виброизолированного крепления машины к фундаменту

   а – машина жестко прикреплена к фундаменту; б – машина установлена на виброизоляторах; в — двухзвенная схема с применением виброизоляторов; г – машина установлена на плите массой m на виброизоляторах; д – то же, что и г, дополнительно установлены эластичные прокладки; е – машина жестко прикреплена к плавающему полу на упругом основании; ж – машина установлена на виброизоляторах и полу на упругом основании; з – то же, что и ж, дополнительно установлена плита т;

   1 - машина;

   2 - фундамент;

   3, 4 - виброизоляторы;

   5 - фундаментная плита;

   6 - промежуточный блок;

   7 - эластичные прокладки;

   8 - плавающий пол на упругом основании;

   9 - слой упругого материала.

   Виброизолирующие элементы могут быть представлены:

   а) в виде отдельных опор: ? пружинные виброизоляторы, основным рабочим элементом которых являются одна или несколько стальных винтовых пружин; ? упругие прокладки, нередко имеющие сложную форму;

   б) в виде слоя упругого материала, укладываемого между машиной и фундаментом;

   в) в виде плавающего пола на упругом основании. Пол на упругом основании представляет собой железобетонную стяжку, устроенную на упругом основании поверх несущей плиты перекрытия здания. Обычно применяется в двухзвенной схеме с другими виброизоляторами (рис. 2, ж).

   В разговорах часто используют два близких по смыслу слова: "звук" и "шум". Звук - это физическое явление, вызванное колебательным движением частиц среды. Звуковые колебания имеют определенную амплитуду и частоту. Так, человек способен слышать звуки, различающиеся по амплитуде в десятки миллионов раз. Воспринимаемые нашим ухом частоты располагаются в диапазоне от 16 до 20000 Гц. Энергетика звука характеризуется интенсивностью (Вт/м2) или звуковым давлением (Па). Природа наделила нас способностью слышать и раскаты грома, и малейший шелест листвы. Для оценки столь разных звуков приняты показатель уровня интенсивности звука L и особые единицы измерения - децибелы (дБ). Кстати, порог слышимости человека соответствует звуковому давлению 2*10-5 Па или 0 дБ. Что касается шума, то он представляет собой хаотичное, нестройное смешение звуков, отрицательно действующее на нервную систему.

   Чувствительность человеческого уха к очень низким и очень высоким частотам хуже, чем к частотам речевого диапазона (500-4000 Гц). При измерениях необходимо учитывать эту особенность слуха. В приборе шумомере используют особую шкалу "А" с единицами измерения "децибелами А" (дБА). В речевом диапазоне они почти совпадают с обычными децибелами.

   Физиологической характеристикой звука служит его громкость. Снижение уровня интенсивности звука L на 10 дБ субъективно ощущается как уменьшение громкости в 2 раза, а на 5 дБ - как уменьшение громкости на треть. Организм человека неодинаково реагирует на шум разного уровня и частотного состава. В диапазоне 35-60 дБА реакция индивидуальна (по типу "мешает - не мешает"). Шумы уровня 70-90 дБА при длительном воздействии приводят к заболеванию нервной системы, а при L более 100 дБА - к снижению остроты слуха разной степени тяжести, вплоть до развития полной глухоты.

   Крепление панели производится шурупом длиной 120 мм, пропускаемым через силиконовую вставку в панели в качестве заполнителя чаще всего используют плиты из стекловолокна фирм ISOVER и PFLEIDERER, из минеральной ваты ROCKWOOL и PAROC, а также акустические материалы со слоистой или ячеистой структурой других фирм. Сами по себе эти изделия не спасают помещение от проникновения шума, но, включенные в состав перегородки, способны улучшить ее звукоизолирующую способность. Чем выше коэффициент звукопоглощения aw используемого материала, тем изолирующие свойства лучше.

   Полимерно- битумная мембрана Fonostop Duo фирмы INDEX

   Материал может быть либо натуральным - минерального происхождения (базальтовая вата, каолиновая вата, вспученный перлит, вспененное стекло, шамот) или растительного (целлюлозная вата, камышитовая плита, торфоизоляционная плита, мат из льняной пакли, пробковый лист), либо синтетическим газонаполненным пластиком (пенополиэстр, пенополиуретан, пенополиэтилен, пенополипропилен и др.). Наиболее долговечна минеральная вата из горных пород (чаще всего базальтовая). Среди ее дополнительных преимуществ менеджеры PAROC EXPORT называют гидрофобность, огнестойкость, паропроницаемость и экологическую безопасность. Зато стекловолокно, по утверждению специалистов фирмы "САН-ГОБЕН ИЗОВЕР", позволяет изготовить гораздо более легкие плиты, чем из минеральной ваты. Плесень и вредители в таких материалах не заводятся. Особенностью пенополистирола является низкая паропроницаемость (в 40-70 раз меньше, чем у минваты). В результате движение пара наружу осложняется, и при высокой влажности помещения требуется принудительное кондиционирование (для предотвращения отсыревания стен).

  

При виброизоляции машин с рабочими частотами менее 18...20 Гц следует применять пружинные виброизоляторы.

При больших рабочих частотах можно использовать как пружинные виброизоляторы, так и упругие прокладки из эластомерного материала Sylomer®. Пружинные виброизоляторы, обладая меньшей частотой , обеспечивают большую виброизоляцию на низких частотах, чем другие виды виброизоляторов из эластичных материалов. Однако последние на средних и высоких частотах более эффективны, поскольку волновые резонансные явления, ухудшающие виброизоляцию, в них наступают на более высоких частотах, чем в пружинах и, кроме того, менее выражены из-за существенно больших внутренних потерь энергии.

   Из-за указанных явлений виброизоляция пружинами на средних и высоких частотах падает и весьма невелика. Некоторое увеличение ее достигается при установке резиновых прокладок между пружинами и фундаментом. На больших частотах дополнительная виброизоляция растет с частотой и становится тем выше, чем больше коэффициент потерь, толщина и коэффициент формы прокладки. Поэтому их следует изготовлять из перфорированной, а не сплошной резины, как это обычно делают.

   Вопреки распространенному мнению, тонкие резиновые прокладки не устраняют основного недостатка пружинных виброизоляторов - низкую виброизоляцию на средних и высоких частотах.

   Виброизоляторы располагают так, чтобы их центр жесткости находился на одной вертикали с центром масс виброизолированной установки; при этом виброизоляторы должны иметь одинаковую осадку.

   Для виброизоляции на каждом трубопроводе (или воздуховоде), присоединенном к машине, устанавливают гибкие вставки. Их следует располагать как можно ближе к вибрирующему агрегату. Если жесткость этих вставок мала по сравнению с жесткостью виброизоляторов (например, у вентиляторов), то не имеет существенного значения, как они ориентированы. В тех случаях, когда жесткость гибких вставок сравнима с жесткостью виброизоляторов (насосные агрегаты, компрессоры) вставки следует располагать так, чтобы влияние их жесткости было минимально в направлениях действия наибольших динамических сил, развиваемых инженерной машиной.

   Например, гибкие вставки для насосных агрегатов имеют большую жесткость в продольном направлении и меньшую в поперечном. Поэтому их следует располагать параллельно оси вращения.

   В некоторых случаях на одном трубопроводе устанавливают две гибкие вставки на двух его расположенных рядом взаимно перпендикулярных участках. Тогда обеспечивается полезная для виброизоляции относительно низкая жесткость этой связи во всех направлениях.

   Увеличение числа гибких вставок на трубопроводе более одной-двух не приводит к снижению, распространяющейся по нему, звуковой вибрации, которая все равно распространяется по содержащейся в нем воде (воздуху).

   На участках трубопроводов (воздуховодов) между агрегатом и гибкой вставкой не рекомендуется выполнять узлы крепления к строительным конструкциям (даже виброизолированных).

   Трубопроводы (воздуховоды) не должны иметь жесткого контакта с ограждающими конструкциями. Часто жесткое крепление трубопроводов и воздуховодов к строительным конструкциям является причиной недопустимого уровня шума в удаленных помещениях, расположенных через несколько этажей от данного места крепления.

   Крепление трубопроводов и воздуховодов к строительным конструкциям необходимо производить при помощи виброизолирующих креплений «Виброфлекс™ » с упругим элементом на основе материала Sylomer (рис.8).

   Амортизирующий эффект в подбалластных матах достигается за счёт многослойной конструкции и абсорбционных свойств материалов SYLOMER® и SYLODYN®. Поверхностный слой матов состоит из пропитанного полиуретаном геотекстиля, характеризующегося высокой прочностью на растяжение и на разрыв. Этот слой мата деформируется под давлением балласта. Частицы щебеночного балласта проседают, занимая более устойчивое положение. Под весом балласта упругая прослойка деформируется. Отдельные щебенки укладываются более плотно, и их положение при этом стабилизируется. Площадь опоры увеличивается, воздействующие силы, распределяясь по плоскости, более равномерно передаются в нижележащие слои. Упругая прослойка сформирована из ячеистого материала SYLOMER® или SYLODYN®

   Спектр собственных частот. Приведем в качестве примеров результаты расчета длин волн и частот, соответствующих резонансным колебаниям в помещении в виде прямоугольного параллелепипеда с линейными размерами 10, 6, 4 м. Наибольшая длина волны будет в два раза больше максимального размера помещения, т.е. имеем 10х2 = 20 м. Результаты сведены в таблице, причем значения частот округлены до целых чисел.
Номера колебаний Значения параметров l, ? f, ??
p q n
1 1 0 0 20,0 17
2 0 1 0 12,0 28
3 1 1 0 10,3 33
4 2 0 0 10,0 34
5 0 0 1 8,0 42
6 2 1 0 7,7 44
7 1 0 1 7,4 46
8 0 1 1 6,7 51
9 1 1 1 6,3 54
10 2 0 1 6,2 55
11 0 2 0 6,0 57
12 1 2 0 5,75 59
13 0 0 2 4,0 85
14 1 0 2 2,9 117


   Особенно выражены резонансы в помещениях с совпадающими линейными размерами. В этом случае совпадают резонансные частоты, обусловленные стоячими волнами в разных плоскостях. Наихудшим в акустическом отношении является помещение кубической формы, наилучшим – помещение, пропорции которого приближаются к "золотому сечению". Заключение, сделанное акустиками древности, нашло подтверждение в выводах волновой теории.

   В звукомерной камере материал, как правило, исследуют в диффузном поле. Коэффициент поглощения определяется усреднением по всем углам падения звуковых волн, интегрально. Но коэффициент поглощения многих материалов зависит от угла падения волны. Поэтому поглощение материала в зале даже на близких частотах будет зависеть от типа волны – осевого, касательного, косого. А от образующегося типа волны зависят углы, под которыми волны падают на преграду. Для большинства пористых материалов коэффициент поглощения растет с увеличением угла падения по закону a(q) = a(0)/cos(q), где a(0) – коэффициент поглощения при нормальном (перпендикулярном) падении, а q – угол между нормалью и направлением падающей на преграду волны. Но при приближении q к 90° a резко уменьшается в результате скольжения волны вдоль преграды (рис. 6). Поэтому в помещении материал ведет себя иначе, чем в звукомерной камере.

   В звукомерной камере материал, как правило, исследуют в диффузном поле. Коэффициент поглощения определяется усреднением по всем углам падения звуковых волн, интегрально. Но коэффициент поглощения многих материалов зависит от угла падения волны. Поэтому поглощение материала в зале даже на близких частотах будет зависеть от типа волны – осевого, касательного, косого. А от образующегося типа волны зависят углы, под которыми волны падают на преграду. Для большинства пористых материалов коэффициент поглощения растет с увеличением угла падения по закону a(q) = a(0)/cos(q), где a(0) – коэффициент поглощения при нормальном (перпендикулярном) падении, а q – угол между нормалью и направлением падающей на преграду волны. Но при приближении q к 90° a резко уменьшается в результате скольжения волны вдоль преграды (рис. 6). Поэтому в помещении материал ведет себя иначе, чем в звукомерной камере.

   В конце дохристианской эры развитие акустики как экспериментальной части физики приостановилось. Считалось, что немалую роль в этом сыграл авторитет греческого ученого Аристотеля (384-322 г. до н. э.), который утверждал, что эксперимент недостоин внимания ес-тествоиспытателя. Даже во времена Леонардо да Винчи (около 1500 г. н. э.) пользовались представлениями об акустики помещений, заимствованными из античного мира.

   Методами математической статистики в диффузном поле определяют среднюю длину пробега звукового луча между двумя отражениями. Для помещения в форме прямоугольного параллелепипеда с линейными размерами, близкими к "золотому сечению" (длина относится к ширине и к высоте, как 2 : 20,5 : 1, по другому определению 5 : 3 : 2), статистически определенная средняя длина свободного пробега звукового луча Iср = 4V / S, где V - объем помещения, S - общая площадь всех ограничивающих поверхностей (пола, потолка, стен).

   За длительность процесса, реверберации - время реверберации - было принято считать промежуток, за который плотность звуковой энергии уменьшается в 106 раз, звуковое давление в 103, а уровень звукового давления на 60 дБ.

   Расчетные соотношения. Для экспериментального определения времени реверберации Сэбин пользовался простейшими приспособлениями: органными трубами как источником звука и секундомером. Он нашел, что время реверберации Т прямо пропорционально объему помещения V и обратно пропорционально произведению среднего коэффициента поглощения aср и площади всех преград S:

   Средний коэффициент поглощения: где a1, a2,... - коэффициенты поглощения различных материалов; S = S1 + S2 + ... - общая площадь преград; n - количество разных преград. Из этого выражения можно заключить, что средний коэффициент поглощения соответствует единому материалу, которым можно было бы покрыть все поверхности преград помещения с сохранением общего звукопоглощения А = aсрS. Единицей поглощения считают 1 м2 открытого проема, полностью поглощающего всю падающую на него энергию (без учета дифракции). Эту единицу назвали сэбин (Сб).

   На самом деле звуковая энергия поглощается преградами не непрерывно, а скачками, по мере достижения волной той или иной поверхности. Поэтому вполне равномерного заполнения энергией всего объема по-мещения не будет.

   - Прежде всего, правильно выбрать помещение для его установки. Средний уровень громкости домашнего кинотеатра примерно 90 дБА. Если кинотеатр будет находиться интегрировано с другими помещениями, то индекс звукоизоляции пола, потолка и стен должен составлять не менее 62 дБ. Тогда на выходе получится около 30 дБА. Для того чтобы добиться таких результатов, лучше всего разместить кинотеатр на цокольном этаже или в подвале. Почему именно здесь? Ограждающие конструкции здесь массивнее и толще, так как они несущие. Поэтому в подвале показатели звукоизоляции изначально лучше. Но, несмотря на это, случается, что только одних кирпичных стен для звукоизоляции недостаточно. Не решит проблему и простое увеличение толщины стены. Дело в том, что индекс звукоизоляции стены в полкирпича, оштукатуренной с обеих сторон, составляет 47 дБ. Это цифра, проверенная годами. Для стен кинотеатра нужно хотя бы 57 дБ. Казалось бы, если есть такая возможность: достраиваем еще полкирпича и порядок! Согласно здравому смыслу должно получится: 47 плюс 47, ну если не 94, то хотя бы не менее 80 дБ. А на практике оказывается всего лишь 54 дБ! Только выложив полуметровую кирпичную стену, мы добьемся необходимого результата - индекс звукоизоляции окажется около 60 дБ. Но настолько утолщать все стены в доме - решение не всегда приемлемое. Поэтому в дополнение к массивным несущим стенам и перекрытиям следует применять легкие многослойные конструкции, которые позволяют повысить звукоизоляцию без существенного увеличения массы и толщины.

  

а многослойные конструкции для низких частот, к сожалению, малоэффективны.

А эффективно изолировать низкие частоты, которые мощно звучат в любом в хорошем кинотеатре, могут только массивные преграды.

   - Но в подвале есть дверь. Не будет ли звук в 90 дБ свободно преодолевать эту преграду? - Не будет, если дверь хорошо звукоизолировать. Для этого надо сделать ее массивной, снабдить порогом, уплотнить по притворам и закрыть на замок-фиксатор. А еще лучше установить тамбур: две вышеописанные двери с воздушным промежутком. Внутренние поверхности тамбура (стенки по периметру и полотнища дверей) рекомендуется облицевать звукопоглощающим материалом. Также для домашнего кинотеатра важно не иметь общей системы вентиляции со спальными комнатами. Чтобы в спальне не было слышно то, что доносится из динамиков. Это во-первых. А во-вторых, сами вентиляторы и воздуховоды должны быть "тихими". Гул работающего вентилятора, как правило, низкочастотный. Теперь представьте: вы смотрите или слушаете что-то изящное в сопровождении "тяжелого" монотонного гула. Это раздражает.

   По мере формирования перечня материалов, которые предстояло использовать в отделке кинозала, архитектурный проект постоянно корректировался и насыщался конкретными конструкторско-технологическими решениями. Исходя из рекомендаций инженеров-электроакустиков стены помещения должны быть покрыты панелями, состоящими из двух слоев пробкового конгломерата различной толщины, между которыми размещались алюминиевые листы. Кроме того, панели, обращенные к фронту акустической волны, предстояло пропитать фисташковым лаком. Пробковые панели необходимо жестко закрепить к стене и между ними, в местах стыков, организовать демпфирующие зазоры, заполненные рейками из мягкого пористого бальзового дерева, обладающего хорошим звукопоглощением. Бальзовые рейки, как и фронтальные акустические панели, следовало пропитать фисташковым лаком. Благодаря особому сочетанию пробкового конгломерата, бальзы, листового алюминия и фисташкового лака удалось достичь необходимых показателей отражения и поглощения звуковой волны.

   Стяжку под напольное покрытие требовалось выполнить по особой технологии, когда в выравнивающий состав добавляются распушенная целлюлоза, волокна которой способствуют звукопоглощению. В качестве напольного покрытия был использован акустически пассивный ковер со специально подобранной жесткостью ворса.

   Любопытно, что целый ряд архитектурных предложений по отделке помещения был сразу поддержан специалистами Института акустики, хотя для их реализации потребовалось внесение определенных уточнений в отношении толщины и сочетаемости различных материалов. В частности, это касалось пробкового покрытия стен и подвесного кессонированного потолка. Для потолочных конструкций была выбрана технология компании "КНАУФ ГИПС". Поскольку в данном случае речь шла о ячеистом потолке, несущая система монтировалась с шагом в два раза меньшим, чем это определено производителем. Зазор между плитой перекрытия и потолочными панелями заполнялся базальтовой ватой, которая запрессовывалась туда со значительным усилием. Во избежание образования резонирующих полостей все коммуникационные полости в стенах вскрывались и также заполнялись минеральной ватой.

   Входные двери - двухкамерный стеклопакет в алюминиевом профиле, поверх которого наклеивались демпфирующие фальш-филенки из бальзы. Так как бальза не отличается декоративными свойствами, окончательная отделка дверей производилась шпоном из древесины тропической породы с последующей пропиткой натуральным растительным маслом. В интерьере много стекла, которое в соответствии с архитектурным замыслом задает основную тему декоративного решения. Однако по требованию акустиков все стеклянные элементы (полочки, остекление шкафов и т.д.) были жестко зафиксированы (вклеены) или установлены с демпфирующей прокладкой из пористой резины. Задники шкафов и стеллажей оклеены пробковым листом и окрашены серебристой краской. Выполняя функцию демпфера, задники одновременно являются фоном для DVD-дисков и видеокассет, а также для экспозиции коллекции старинной кино- и фотоаппаратуры.

   Длительное нахождение в кинотеатре при закрытых дверях потребовало оснащения помещения микроклиматическим оборудованием: вентиляцией, кондиционером, а также системами охлаждения и поддержания влажности. В связи с этим пришлось соблюсти еще одно важное условие - все агрегаты должны работать бесшумно. Для того чтобы исключить малейший фоновый звук, архитекторы применили разнесенные воздухозаборники с вентиляционными решетками лабиринтного типа - всего боле 50 решеток, расположенных на пересечении кессонов.

   Проекционный экран, закрывающийся шторами, смонтирован в объемной раме коробчатой конструкции и несколько утоплен по отношению к ее фронтальной плоскости. В нижней части короба размещен сабвуфер. Коробчатая рама изготовлена из листов гипсокартона, ее основание заполнено песком, а верхняя часть - минеральной ватой "Шуманет".

Поверхность короба зашпаклевана выравнивающим составом с добавлением распушенной целлюлозы, зашлифована и окрашена латексной краской.



  

   Если же вопрос о строительстве стен не стоит, и нужно увеличить звукоизоляцию уже имеющегося помещения, то традиционным решением является установка легких звукоизоляционных плит.. Помещение одевают в деревянный каркас, который заполняют утеплителем (пенопласт в этом случае - самая бесполезная вещь, а наиболее эффективный материал - супертонкое стекловолокно) и закрывают гипсокартоном. Однако, такие меры весьма неэффективны, ибо увеличивают звукоизоляцию не более, чем на 4 дБ. Проводниками шумов здесь являются жесткий каркас и шурупы, с помощью которых звукоизолирующая конструкция крепится к защищаемой стене.

   А.Б.: - Для того, чтобы понять, что такое 10 дБ дополнительной звукоизоляции, достаточно сказать, что стена в полкирпича имеет собственную звукоизоляцию 47 дБ. При утолщении такой стены в два раза удается повысить звукоизоляцию лишь на 6-7 дБ, то есть общее значение составляет не более 54 дБ. Каждое последующее увеличение толщины стены в два раза позволит увеличить звукоизоляцию на те же 6 дБ. Поэтому, в сравнении с дополнительной кирпичной стеной, легкая плита толщиной 7 см, повышающая звукоизоляцию на 10 дБ, выглядит гораздо более привлекательно.

   К.Л.: - Самый правильный способ - возвести кирпичную стену, и установить толстые тяжелые двери. У нас такой возможности не было и мы построили помещение с изменяемой геометрией - наш трансформер позволяет на записи иметь два примерно одинаковых 9-11-метровых модуля, тогда как на сведении мы работаем в большой 20-метровой аппаратной.

  

Комната прослушивания в форме "золотого кубоида" (Диаграмма С) имеет размеры: h х 1,62h х 2,62h, где h - это высота помещения.



   Форма студии имеет существенное значение для обеспечения структуры ранних (в первую очередь боковых) отражений и однородности (диффузности) звукового поля, что очень важно для качественной записи звука. Поэтому большие студии очень часто делаются непрямоугольной формы, примером может служить форма студийного помещения на рисунке 1. Студии средних и малых размеров чаще имеют прямоугольную форму, при этом выбор их пропорций желательно делать соответственно правилу «золотого сечения» H = 0,62V1/3, B = V1/3, L = 1,62V1/3, что примерно соответствует рекомендациям таблицы. Для любых, даже малых, размеров студии высота потолков должна быть не ниже 3 м.

  

  

   ---------------------------------------------------------------------------------------------------

   Количество полных циклов изменения давления за единицу времени называется частотой. Частота звуковой волны измеряется в количестве полных циклов за секунду, а именно - в герцах. В формулах частота обозначается символом «f». Между длиной волны, частотой и скоростью звука существует взаимосвязь, которая выражается простой формулой л = с\ f. Другими словами, длина волны равна скорости звука, поделенной на частоту. Например, нам нужно определить длину волны на частоте 100 Гц. Подставляем значения в формулу: л = 340 :100 = 3,4 м. А чтобы не прибегать постоянно к формуле, можно довольно быстро составить небольшую таблицу, отображающую соотношение частоты к длине волны.

   Большинству из нас известно, что изменение фазы на 180" приводит к изменению полярности. Поэтому, если смешать два сигнала одинаковой частоты и амплитуды, но несовпадающих на 180° по фазе, то они будут взаимопогашаться.

   Моды и резонансы Когда две граничные поверхности параллельны, то звуковая волна отражается от одной из них в направлении другой, затем снова в обратном направлении, и так много раз до тех пор, пока не рассеется ее энергия. И если расстояние между граничными поверхностями -от источника звука к первой поверхности, затем ко второй и обратно к источнику - является кратным длине волны, то возвращающаяся волна будет такой же по фазе, что и исходящая волна. В результате их взаимодействия энергия звуковой волны на этой частоте будет усиливаться. Это явление называется резонансом. Резонансы могут возникать также вследствие отражения от множества поверхностей. Главное в том, чтобы звуковая волна в конечном итоге возвращалась в исходную точку с той же фазой, с какой она была в момент излучения. Трудно представить, сколько возможных комбинаций, порождающих резонансы, может быть в самом обычном помещении. Некоторые из таких отражений снова и снова проходят назад и вперед по одному и тому же маршруту и становятся резонансными модами. Существует три основных типа резонансных мод, которые склонны к нарастанию и самоусилению. Осевые моды возникают между двумя параллельными поверхностями и распространяются параллельно другим четырем поверхностям любого помещения в форме параллелепипеда (четыре стены, потолок и пол). Тангенциальные (касательные) моды «ходят» по кругу, касаясь четырех поверхностей, и остаются параллельными двум остальным поверхностям. Косые (наклонные) моды «гуляют» между всеми шестью поверхностями комнаты и не распространяются параллельно ни одной из них. Если мы представим, что в помещении ничто не поглощает энергию звуковой волны, то короткий широкополосный импульс от источника звука будет распространяться в помещении непредсказуемо. Звуковая волна будет распространяться по самым многочисленным маршрутам, но усиливаться будут только те частоты и на тех маршрутах, которые соответствуют резонансным частотам, а все остальные быстро угаснут. В результате мы получим звуковое поле, которое будет представлять собой сумму возбужденных резонансов. Эти резонансные направления называются естественными модами помещения, а резонансные частоты - естественными частотами помещения (айген-тонами). Естественные моды и естественные частоты помещения определяются только его геометрическими размерами и свойствами.

   Проектировщик вашей студии наверняка знает формулу (известную как «график Болта», хотя им тоже следует пользоваться с некоторой осторожностью), по которой рассчитываются желательные пропорции сторон помещения, при которых обеспечивается наиболее разнообразный «ассортимент» модальных частот и, следовательно, наименее окрашенное общее звучание. Как на варианты, мы можем, к примеру, ориентироваться на пропорции 1:1,5:1,8; 1:1,59:2,52; 1:1,14:1,39; 1:1,28:2,33; 1:1,6:2,4 и т.д.

   При рассмотрении вопроса позиционной зависимости при распределении резонансов необходимо остановиться и на том, что же такое стоячие волны. Этот термин употребляется часто, но смысл в него иногда вкладывается разный. Стоячие волны возникают тогда, когда две или более волны, одинаковые по частоте и типу, проходят через одну и ту же точку. Получаемая в результате картина пространственной интерференции, состоящая из областей с большой и малой амплитудой, становится «фиксированной», хотя сами волны могут перемещаться. Резонансные стоячие волны возникают только тогда, когда, во-первых, образуется схема стоячих волн из-за взаимодействия между волной и ее отражениями от двух или более поверхностей; во-вторых, когда волна исходит от какой-то точки, отражается от одной поверхности к другой, возвращаясь в исходную точку, и снова идет в первоначальном направлении; в-третьих, когда расстояние, пройденное этой волной, в точности кратно ее длине; возвращающаяся волна усиливается, и если ее потери невелики, поле этой стоячей волны становится резонансным.. Для наглядности приведем простейший пример резонансной стоячей волны, образующейся между двумя параллельными стенами, отстоящими друг от друга на расстояние, равное половине длины волны. Волна, идущая от некоей точки к противоположной стене, отражается назад к первой стене, от которой она снова отражается в первоначальном направлении. Поскольку расстояние между стенами равно половине длины волны, то все расстояние, пройденное волной, возвратившейся в исходную точку, составляет одну длину волны. Затем волна уходит из этой же точки с такой же фазой, из-за чего на следующем цикле волна усиливается. Если изменить частоту волны или расстояние между стенами, то схема стоячей волны останется, но резонанса уже не будет.

   Звукопоглощение Мы уже достаточно поговорили о модах и резонансах, об их возникновении и поведении в зависимости от частоты, от позиционной зависимости, а также о том, как можно в какой-то степени управлять маршрутами мод путем изменения пропорций и геометрии помещения. Но все-таки вряд ли можно добиться приемлемых акустических условий только этими методами, поэтому без систем звукопоглощения нам не обойтись. Ведь именно звукопоглощающие поверхности отбирают значительную часть энергии звуковых волн при каждом их столкновении с этими поверхностями. Это приводит не только к значительному ослаблению энергии резонансных мод, но и к снижению добротности. Мы выяснили, что самая проблемная область с точки зрения влияния резонансов на акустику помещения - это зона проявления гармонических резонансов (участок В на рис. 10), которая (в зависимости в основном от размеров помещения) может простираться от инфра-низких частот до нижних средних частот. К сожалению, звукопоглощение низких частот - камень преткновения для малых комнат, где нельзя применить многие системы поглощения этих частот из-за внушительных размеров таких систем. Эффективные поглотители низких частот традиционно имеют большие размеры; им требуется пространство в глубину, равное четверти длины волны самой низкой частоты, которую нужно поглощать. Если для частоты 40 Гц длина волны составляет около 8,5 м, то для поглощения звука с этой частотой и выше потребуется система поглощения глубиной более 2 м. И если в некоторых видах помещений с «живой» акустикой, предназначенных для звукозаписи, незначительное проявление резонансов может быть приемлемым и в некоторых случаях даже полезным, то в контрольных комнатах, для которых равномерность звучания является первостатейной необходимостью, их присутствие крайне нежелательно, так как это приводит к искажению условий мониторинга. В какой-то мере нас в этой ситуации выручает то, что наши уши имеют разную чувствительность к звуковым волнам различных частот слышимого диапазона. В частности, имеет место некоторый спад чувствительности на границах слышимого диапазона, в том числе и на низких частотах. Это наглядно демонстрируется кривыми равной громкости Флетчера-Мансона (Fletcher-Munson), что можно увидеть на рис. 15. Из этого рисунка хорошо видно, как падает чувствительность слуха на пороговых значениях частотного диапазона. Так, если по кривой, которая на уровне линии 3 кГц соответствует пороговому значению 0 дБ, перейти к уровню на частоте 30 Гц, то мы получим прирост звукового давления в 60 дБ. Если же, идя по кривой, проходящей на частоте 3 кГц через точку 25 дБ, опуститься до частоты 30 Гц, то видно, что на этой частоте величина звукового давления будет составлять примерно 65 дБ.

   Что это значит? Во-первых, для того чтобы достичь порога слышимости, на частоте 30 Гц необходимо звуковое давление на 60 дБ (или акустическая мощность в миллион раз) больше, чем на частоте 3 кГц. Чтобы на частоте 30 Гц громкость звука соответствовала громкости 25 дБ SPL от уровня на частоте 3 кГц, нужно дополнительно еще 40 дБ (или в 10 тыс. раз большая мощность). Это говорит о том, что при низких уровнях звукового давления человеческое ухо намного чувствительнее к средним частотам, чем к низким. Во-вторых, чтобы на частоте 3 кГц повысить громкость на 25 дБ, ее нужно поднять на все 25 дБ (с 0 до 25 дБ SPL), а вот на частоте 30 Гц потребуется всего лишь 5 дБ, чтобы добиться такого же повышения субъективной громкости. Если снова обратиться к графикам, можно сделать вывод, что 25 дБ над порогом слухового восприятия на частоте 3 кГц равноценны по громкости 5 дБ над порогом восприятия на уровне 30 Гц. Таким образом, воспринимаемая динамика звука значительно увеличивается на низких частотах. При высоких же значениях звукового давления, превышающих 100 дБ, зависимость является более линейной.

   Но вернемся к нашим звукопоглощающим конструкциям. Для звукопоглощения наиболее эффективными являются многослойные конструкции из разных материалов. Дело в том, что разные материалы и варианты их компоновки поглощают звук по-разному и эффективны только в тех или иных местах и на тех или иных частотах. Так, большие фанерные панели могут очень хорошо поглощать звук, но, как правило, только на определенных частотах, поскольку обладают высоким Q (добротностью). Поглотитель с высоким Q может хорошо поглощать звук, например, на частоте 80 Гц, но почти не поглощает его на частотах 60 и 100 Гц. И если мы будем добиваться звукопоглощения с помощью таких систем (с высоким Q), то нам потребуется их много, что неизбежно будет занимать полезную площадь помещения. Если же мы понизим Q звукопоглотителя путем добавления амортизирующих материалов, то не только понизим уровень поглощения его основной частоты, но и расширим частотный диапазон поглощения. Отсюда можно сделать вывод, что намного рациональнее добиваться звукопоглощения с помощью хорошо самортизированных систем, чем с помощью набора звукопоглоти-телей с высокой добротностью. Еще одно преимущество поглотителей с низким Q состоит в том, что резонансы затухают в них гораздо быстрее, чем в поглотителях с высоким Q. Дело в том, что резонаторы с высокой частотной избирательностью, способные быстро поглощать значительную долю энергии, имеют и оборотную «сторону медали»: они «любят» гудеть после прекращения сигнала возбуждения; другими словами, они начинают излучать вторичный призвук после импульсного возбуждения.

   В следующих статьях мы более подробно рассмотрим практические приемы и механизмы звукопоглощения. Эффективность многослойных звукопоглощающих конструкций обусловлена также тем, что звуковые волны очень «не любят» проникать из менее плотной среды в более плотную. Это явление можно проиллюстрировать двумя примерами. Так, в книге Ф.Ньюэлла «Recording Spaces» описан случай, когда в XIX в. на склоне горы в качестве эксперимента установили две пушки - одну внизу, хотя и не у самого подножья горы, а другую - высоко, поближе к вершине. Пушки зарядили одинаковым количеством пороха, и напротив каждой пушки на склоне другой горы через ущелье выставили по наблюдателю - одного высоко, а другого пониже (рис. 16). Пушку, находящуюся ниже, не поставили на самом дне ущелья только потому, чтобы у нее не было необоснованного преимущества в плане усиления звука за счет того, что звук отражается от дна ущелья. При проведении выстрелов вспышки и дым были хорошо видны изо всех удаленных друг от друга пунктов наблюдения, а поскольку расстояние до них было известно, то предполагалось, что звук до них дойдет по истечении соответствующих интервалов времени.

   Рис. 16. Эксперимент с пушками. Два одинаковых орудия установлены в позициях А и С и заряжены одинаковым количеством пороха. При выстреле из пушки С наблюдатели в позициях А, В и D почти сразу же видят вспышку. Спустя какое-то время, соответствующее локальной скорости звука в воздухе и расстоянию до позиции С, три наблюдателя слышат выстрел из орудия. При выстреле из пушки А вспышку видят все три наблюдателя. После того как прошло соответствующее время, наблюдатель в позиции В слышит звук выстрела, тогда как наблюдатели в позициях Си D, находящиеся в более плотном воздухе, могут его так и не услышать, невзирая на го, что находятся к позиции А ближе, чем наблюдатель В.

   Первым был произведен выстрел из нижней пушки. Слушатели в позициях А, В и D ожидали прибытия звука, и тот, как и предполагалось, дошел до каждой позиции в соответствующий момент времени. В каждом случае наблюдатели, услышав звук, сигнализировали флажками о его прибытии. Интенсивность звука в каждом наблюдательном пункте описывалась настолько точно, насколько это было возможно в то время, когда еще не были изобретены приборы для измерения уровня звука. Громкий звук услышал наблюдатель, находившийся внизу на противоположной стороне ущелья. Два наблюдателя, расположившиеся сверху на противоположных сторонах ущелья в позициях А и В, слышали не такой громкий, но отчетливый звук (см. рис. 16). Когда выстрелила верхняя пушка из позиции А, вспышку и дым опять-таки отчетливо видели все наблюдатели, находившиеся на расстоянии от нее, но на этот раз в позициях В, С и D. По истечении предполагавшегося отрезка времени наблюдатель в позиции В просигнализировал о том, что он отчетливо услышал звук. Но вот прошло более чем достаточно времени, за которое, как ожидалось, звук должен был бы уже дойти до позиций С и D, однако сигналов не последовало, потому что никакого звука наблюдатели, находившиеся там, не услышали.

   Из этого сделали вывод, что отношение плотности воздуха в том месте, где прозвучал выстрел, к плотности воздуха в том месте, где он услышан, и есть тот фактор, который определяет, с какой силой распространяется звук. Выстрел в условиях очень плотного воздуха внизу ущелья смог легко вызвать распространение звука не только к пункту D, где плотность воздуха была такой же, но и к пунктам наблюдения в точках А и В, расположенным выше, воздух в которых имеет меньшую плотность. Что же касается верхней пушки, то хотя выстрел из нее был хорошо слышен в позиции В, которая находилась в таком же разреженном воздухе, но он решительно не смог пробиться сквозь более плотный воздух к расположенным внизу пунктам наблюдения С и D. И это несмотря на то, что позиция С находилась к позиции А ближе, чем позиция В, в которой звук был отчетливо слышен. По сравнению с более плотным воздухом внизу ущелья, разреженный воздух ближе к вершине горы создавал взрыву пороха, вылетевшему из жерла орудия, меньше сопротивления, от которого тот мог оттолкнуться. А если у взрыва меньше воздуха, от которого он может оттолкнуться, то при взрыве выполняется и меньшее количество работы. А если работы выполняется меньше, значит и звука генерируется меньше. Давление воздуха снижается почти на 100 мПа через каждые 8 м подъема над уровнем моря, а соответственно уменьшается и его плотность. Кстати, при 2000-метровой разности уровней, на которых стоят пушки на рис. 16, давление воздуха в верхних позициях А и В составляет менее 75 % от того, которое наблюдается в нижних позициях С и D. Можно привести и более простой пример. Всем известно, что плотность воды намного больше плотности воздуха. Большинство из нас во время отдыха на море купались, ныряли, а некоторые даже погружались с аквалангом. Вспомните, как звуки шумного пляжа моментально прекращались после того, как во время ныряния или погружения с аквалангом вы (и ваши уши ©) оказывались под водой. Поэтому если в звукопоглощающей конструкции присутствуют попеременно материалы с разной плотностью, такая конструкция способствует более эффективному звукопоглощению и особенно звукоизоляции.

  

Вывод: Если сделать одно помещение из бетона или кирпича на пружинах внутри другого помещения и промежуток заполнить воздухом под давлением, хотя-бы 0,5 атмосферы, то звук во внутреннее помещение не пройдёт.



   Можно привести и более простой пример. Всем известно, что плотность воды намного больше плотности воздуха. Большинство из нас во время отдыха на море купались, ныряли, а некоторые даже погружались с аквалангом. Вспомните, как звуки шумного пляжа моментально прекращались после того, как во время ныряния или погружения с аквалангом вы (и ваши уши ©) оказывались под водой. Поэтому если в звукопоглощающей конструкции присутствуют попеременно материалы с разной плотностью, такая конструкция способствует более эффективному звукопоглощению и особенно звукоизоляции.

   Реверберация Диффузия и дифракция. После рассмотрения проблем, связанных с модами и резонансами, мы постепенно переходим к вопросам реверберации помещения. В недалеком прошлом реверберация считалась единственной и самой важной характеристикой закрытого помещения, предназначенного для озвучения речи или музыки. Спустя некоторое время под влиянием фундаментальных исследований акустических свойств закрытых помещений значимость реверберации поубавилась. И сейчас реверберация является одним из нескольких замеряемых параметров, по которым определяют качество звучания помещения. Мы уже кое-что знаем о «поведении» помещений в зоне давления и в зоне распределения гармонических резонансов, которые на рис. 10 обозначены соответственно буквами А и В. Теперь вкратце рассмотрим, что же происходит в зоне диффузии и дифракции под буквой С. Известно, что при столкновении звуковой волны с поверхностью часть ее проходит дальше, часть отражается и часть поглощается. То же можно сказать и о свете, падающем на окно. Свет попадает в помещение через оконное стекло. Если встать за окном, мы увидим на стекле свое отражение; это значит, что свет отражается туда, откуда он пришел. Через открытое окно в комнату проникает несколько больше света, чем через стекло. Разница в освещенности на улице и в помещении минус количество света, отраженного назад к своему источнику, является собственным уровнем поглощения стекла, которое преобразует энергию света в тепловую энергию.

   Если в окнах установить фигурное стекло, то свет будет поступать, но не будет видно его источника, а в комнату будут отбрасываться лишь смутные тени. Диффузия перемешивает дискретные источники энергии и хорошо их рассеивает. А дифракция - это искривление звуковых (световых) волн, огибающих объекты, особенно с острыми углами. Дифракция происходит и со светом, который отклоняется (дифрагирует) вокруг граней непрозрачного тепа. Дифракция световых волн, как и звуковых, зависит от частоты. При этом она создает эффект радуги, когда свет проходит сквозь узкую щель или обходит острый угол.

В связи с эффектом диффузии можно сказать, что в сверхвысокочастотном диапазоне если фигурное стекло посеребрить и покрыть слоем графита с обоих сторон, то будет этот эффект будет работать с электрической составной частью сигнала. Листы посеребренного стекла нужно разместить внахлёст на мастике с добавлением порошка графита.

Также и с дифракцией, если создать условия острых углов или щелей то электрическая часть электромагнитного сигнала на сверхвысоких частотах будет рассеиваться.

  

Отдельно вопрос о отражении электрической части сигнала материалами с высокой диэлектрической проницаемостью например: вода в связанном состоянии MgSo4+7H2O в виде кристаллов спресованная в плиту будет сильно рассеивать электрическую часть сигнала сверхвысокочастотых диапазонов, коэфицициент диэлектрической проницаемости у воды ~80, если заменить кристалы семиводного магния MgSo4+7H2O на обычное битое стекло, то у стекла коэфицициент диэлектрической проницаемости ~5, а значит стенка должна быть толще в 16 раз. Кварцевый песок имеет коэфицициент диэлектрической проницаемости ~4,5, а значит стенка должна быть толще в 18 раз. Аммиак имеет коэфицициент диэлектрической проницаемости ~16, а значит стенка должна быть толще в 5 раз.

   В существовании параллелей между звуком и светом нет ничего необычного, так как оба примера связаны с распространением волн, ибо одни и те же законы распространения волн применимы и к электромагнитным световым и радиоволнам, и к акустическим звуковым волнам. В помещении на высоких частотах звучание является комбинацией прямого звука, зеркально отраженного от твердых поверхностей, а также рассеиваемого в результате диффузии и искривленного в результате дифракции. Зеркальными называются отражения, которые возвращаются обратно в комнату дискретными и нетронутыми (как луч света, направленный в зеркало). Диффузные отражения можно сравнить с отражением луча света от листа бумаги. В нашем случае они проявляются в диапазоне, обозначенном на рис. 10 буквой С. В этом же диапазоне проявляются и эффекты дифракции (искривление волны вокруг объектов). Таким образом, зона распределения резонансов и зона диффузии и дифракции сообща добавляют к прямому звуку следующие эффекты: дифракционную, диффузную и отраженную энергию.

   Развитие компьютерной техники привело к тому, что стало возможным объединение и отражение традиционных графиков RT6Q совместно с так называемыми графиками ETC. Такие графики очень удобны для анализа, так как дают вид в перспективе по трем осям (рис. 21): оси представляет собой соответственно амплитуду звука, время и частоту. В любом случае надо помнить, никакие графики не позволят дать точную оценку акустическим свойствам помещения, потому что информация для любых графиков «снимается» с измерительных микрофонов, которые далеко не так чувствительны, как наш слуховой аппарат.

   Есть и другие отличия. Например, в процессе эволюции чувствительность нашего слухового аппарата к вертикальным отражениям стала ниже, чем к горизонтальным. В то же время у измерительного микрофона с круговой направленностью она во всех направлениях одинакова. Поэтому не исключено, что какое-то кажущееся безобидным в процессе измерений отражение в реальности может резать нам слух и быть назойливым. В то же время более громкое отражение, распространяющееся по вертикали, на слух может игнорироваться. Из сказанного можно сделать вывод, что никакие графики не должны быть единственным источником информации для принятия решения по акустическому проектированию. Если мы хотим узнать еще до строительства комнаты, как она зазвучит, то простое построение графиков каких-то заранее заданных характеристик мало что даст. Следует воспользоваться еще и другими методами. Естественный вопрос: что нам с этим делать и как реализовать все это на практике?

   Методы измерения реверберации Существует два общепринятых метода, применяемых для создания реверберации: отражений и рассеивания. В последние годы такие компании, как RPG из США, создали широкий ассортимент акустических рассеивателей (диффузеров), способных «работать» в широком частотном спектре. Они построены по принципу матрицы, в которой чередуются объемные ячеистые резонаторы разной глубины (рис. 22, III и IV). Порядок расположения ячеек и их глубина определяются в строгом соответствии с определенными рядами чисел. Рассеиватели изготавливаются, как правило, из дерева, бетона и пластмассы. Действие объемных резонаторов заключается в том, чтобы вызвать крайне хаотичное отражение звуковой энергии, при котором исключено заметное проявление каких бы то ни было отдельных отражений. Такое рассеивание создает чрезвычайно сглаженную реверберацию, что позволяет подстроить общее время реверберации так, чтобы оно соответствовало отношению диффузных поверхностей к звукопоглощающим, хотя для относительно равномерного распределения реверберации в помещении необходимо, чтобы и распределение рассеивающих поверхностей было относительно равномерным. Для рассеивания подойдут любые поверхности, кроме, естественно, пола, дверей и окон. Казалось бы, что все просто: бери и добавляй диффузеры до тех пор, пока не получишь желаемого времени реверберации (поворотные панели с подобными рассеивателями, изображенные на рис. 22, применяются в помещениях с переменной акустикой). Но в таком случае помещение может проиграть в плане своей "музыкальности», потому что ему не будет хватать все-таки дискретных отражений, к которым мы все так привыкли. К счастью, добиться их достаточно легко с помощью отражающих панелей или поверхностей тех же поворотных панелей, изображенных на рис. 22. Рис.22. Детальный чертеж вращающихся панелей (вид с торца) - четыре варианта. Подобные поворотные устройства могут обеспечить отражающие, рассеивающие (диффузные) или поглощающие свойства как в целом, так и частично (при их установке в промежуточное положение). Их можно применять для стен и потолков. Таким образом, при создании в помещении определенной реверберации необходимо использовать в той или иной мере оба метода: и рассеивание, и отражение.

  

Следует отметить, что эти методы применимы только к сравнительно большим помещениям. В маленьких, наподобие дикторской кабины, они не работают, так как в таких помещениях явления диффузии и дифракции очень незначительны.



   Кстати, обсуждая акустические особенности таких маленьких помещений, уместнее будет говорить даже не о времени реверберации, а скорее, о времени затухания.

  

В рамках этой статьи мы вскрыли достаточно много проблем, которым посвящено великое множество книг. В то же время мы попытались сделать это простым и понятным языком, без обилия сложных формул и специальной терминологии для того, чтобы ознакомить с этим материалом как можно больше читателей. И если владельцы студий, в которых стены оклеены упаковками из-под куриных яиц («для хорошей акустики» © ), поймут бессмысленность своей затеи, это тоже можно воспринимать как положительный результат.
Но как бы мы не старались обойти специальную терминологию, знакомиться с ней постепенно все-таки придется. Например, в этой статье была такая фраза: «Эта зона может простираться от инфранизких частот до нижних средних частот». Немного непривычно звучит «нижних средних частот», не правда ли? Дело в том, что весь звуковой диапазон условно разделен на несколько более узких диапазонов, имеющих свои названия. Вот они:

Наименование диапазона
Частотный диапазон
Инфразвуковой 0 - 20 Гц
Очень низких частот 15-50 Гц
Низких частот 20 - 250 Гц
Нижних средних частот 200 - 500 Гц
Средних частот 250 Гц- 5 кГц
Верхних средних частот 2 - 6 кГц
Высоких частот 5-20 кГц
Очень высоких частот 15-25 кГц
Ультразвуковой 20-30 кГц

В этой и последующих статьях мы также часто будем оперировать таким понятием, как децибел.
Что такое децибел и уровень звукового давления (SPL)? Наш слуховой аппарат способен к восприятию огромного динамического диапазона. Изменения в давлении воздуха, вызываемые самыми тихими из воспринимаемых на слух звуков, составляют порядка 20 мкПа (20 микропаскалей), т.е. 0,00002 Па. В то же время звуковое давление с уровнем, приближающимся к порогу болевых ощущений для наших ушей, составляет порядка 20 Па. В итоге, соотношение между самыми тихими и самыми громкими звуками, которые может воспринимать наш слуховой аппарат,- один к миллиону. Если же говорить, например, об уровне звукового давления реактивных двигателей самолетов, то это соотношение почти один к миллиарду! Измерять такие разные по уровню сигналы в линейной шкале достаточно неудобно, а кроме того - не наглядно. С целью сжатия такого широкого динамического диапазона до удобоваримых чисел было введено понятие «бел» (bel). Бел - это простой логарифм отношения двух степеней; а децибел равен одной десятой бела.

Чтобы выразить акустическое давление в децибелах, необходимо возвести давление (в паскалях) в квадрат и разделить его на квадрат эталонного давления. Для удобства возведение в квадрат двух давлений выполняется вне логарифма (что является удобным свойством логарифмов).
Для преобразования акустического давления в децибелы существует такая формула:

децибелы = 10 x !og10 = {р2/р02} = 20 x log10 = {р/р0},
где p - интересующее нас акустическое давление;
p0- исходное давление.

Когда в качестве эталонного давления берется 20 мкПа, то звуковое давление, выраженное в децибелах, называется уровнем звукового давления (SPL - от англ. sound pressure level). Таким образом, звуковое давление, равное 3 Па, э квивалентно уровню звукового давления 103,5 дБ, следовательно:

SPL = 20 x log10 (3/20 x10-6 )= 103,5 дБ.
Вышеупомянутый акустический динамический диапазон можно выразить в децибелах в виде следующих уровней звукового давления: от 0 дБ - для самых тихих звуков, 120 дБ - для звуков на уровне болевого порога, до 180 дБ -для самых громких звуков.
Децибелами можно также пользоваться и для выражения электрических величин, таких как напряжение и сила тока, и в этом случае эталонное значение зависит от данного конкретного случая (и должно быть непременно указано).
При рассмотрении величин, у которых есть единицы мощности,- таких как мощность звука или электрическая мощность,- необязательно возводить эти величины в квадрат внутри логарифма, а поэтому отношение двух мощностей, W1, и W2, выраженное в децибелах, составляет:

10 x log10(W1\W2)

Заключение

   Дело в том, что весь звуковой диапазон условно разделен на несколько более узких диапазонов, имеющих свои названия.

   Вот они:

   Наименование диапазона Частотный диапазон

   Инфразвуковой 0 - 20 Гц

   Очень низких частот 15-50 Гц

   Низких частот 20 - 250 Гц

   Нижних средних частот 200 - 500 Гц

   Средних частот 250 Гц- 5 кГц

   Верхних средних частот 2 - 6 кГц

   Высоких частот 5-20 кГц

   Очень высоких частот 15-25 кГц

   Ультразвуковой 20-30 кГц

   В этой и последующих статьях мы также часто будем оперировать таким понятием, как децибел.

   Что такое децибел и уровень звукового давления (SPL)? Наш слуховой аппарат способен к восприятию огромного динамического диапазона. Изменения в давлении воздуха, вызываемые самыми тихими из воспринимаемых на слух звуков, составляют порядка 20 мкПа (20 микропаскалей), т.е. 0,00002 Па. В то же время звуковое давление с уровнем, приближающимся к порогу болевых ощущений для наших ушей, составляет порядка 20 Па. В итоге, соотношение между самыми тихими и самыми громкими звуками, которые может воспринимать наш слуховой аппарат,- один к миллиону. Если же говорить, например, об уровне звукового давления реактивных двигателей самолетов, то это соотношение почти один к миллиарду! Измерять такие разные по уровню сигналы в линейной шкале достаточно неудобно, а кроме того - не наглядно. С целью сжатия такого широкого динамического диапазона до удобоваримых чисел было введено понятие (bel). Бел - это простой логарифм отношения двух степеней; а децибел равен одной десятой бела. Чтобы выразить акустическое давление в децибелах, необходимо возвести давление (в паскалях) в квадрат и разделить его на квадрат эталонного давления. Для удобства возведение в квадрат двух давлений выполняется вне логарифма (что является удобным свойством логарифмов).

   Для преобразования акустического давления в децибелы существует такая формула: децибелы = 10 x !og10 = {р2/р02} = 20 x log10 = {р/р0}, где p - интересующее нас акустическое давление; p0- исходное давление.

   Когда в качестве эталонного давления берется 20 мкПа, то звуковое давление, выраженное в децибелах, называется уровнем звукового давления (SPL - от англ. sound pressure level). Таким образом, звуковое давление, равное 3 Па, э квивалентно уровню звукового давления 103,5 дБ, следовательно: SPL = 20 x log10 (3/20 x10-6 )= 103,5 дБ. Вышеупомянутый акустический динамический диапазон можно выразить в децибелах в виде следующих уровней звукового давления: от 0 дБ - для самых тихих звуков, 120 дБ - для звуков на уровне болевого порога, до 180 дБ -для самых громких звуков.

   Децибелами можно также пользоваться и для выражения электрических величин, таких как напряжение и сила тока, и в этом случае эталонное значение зависит от данного конкретного случая (и должно быть непременно указано). При рассмотрении величин, у которых есть единицы мощности,- таких как мощность звука или электрическая мощность,- необязательно возводить эти величины в квадрат внутри логарифма, а поэтому отношение двух мощностей, W1, и W2, выраженное в децибелах, составляет: 10 x log10(W1\W2)

   Несколько полезных советов. Не надо пытаться покрывать ватными одеялами и коврами все четыре стены и потолок с полом вместе взятые! Порой достаточно повысить поглощение трёх смежных поверхностей, например: постелить ковер - на пол, повесить тяжелые портьеры - на окно, пару книжных шкафов без стеклянных витрин поставить - к стене. Кстати, вся ваша мягкая мебель (диван, кресла, стулья), скатерть на столе являются прекрасными поглотителями звука. Да и гости, пришедшие послушать Вагнера, поглощают не только икру и шампанское... Наиболее эффективно "работают" поглотители, размещенные в углах и на стыках стен комнаты.

   Звуковая энергия Давайте сначала вспомним, какова природа звука. Звук — это вид энергии, который распространяется путем механической вибрации в газах, жидкостях и твердых веществах. Закон сохранения энергии гласит, что энергия не может просто уходить, для этого ее сперва надо перевести в другой вид. Причина, почему звук не длится бесконечно, заключается в том, что звуковая энергия поглощается поверхностями, с которыми звук соприкасается, и воздухом, через который звук проходит. При этом энергия превращается в тепло. Даже очень громкие звуки содержат относительно малое количество энергии, поэтому количество тепла, производимое рассеиванием звука в обычной студии, остается незначительным. Таким образом, главной целью звукоизоляции является преобразование как можно большего количества звука в тепло до того, как он проникнет через стены внутрь студии или наружу (в жилище соседа); Одно и то же средство, которое удерживает звук внутри, будет удерживать его и снаружи, то есть не будет позволять ему проникать в помещение. Поэтому самым простым способом звукоизоляции является хорошая прочная стена, которая будет отражать и поглощать некоторое количество звука. Есть физический закон, который стоит запомнить: если вы удвоите массу стены, вы уменьшите количество передаваемого ею звука примерно в два раза. Иными словами, каждое увеличение массы стены уменьшает проникновение звука на 6 дБ. На практике существующие резонансы снижают это значение до 5 дБ.

   Низкие частоты Другое важное правило: звукоизоляция становится менее эффективной с понижением частоты звука.

При понижении звука на октаву изоляционный эффект стены уменьшается в два раза.

Таким образом, толстая стена является хорошим средством для изоляции средних и высоких частот, но чем глубже бас, тем больше проблем. Это связано с тем, что ослабление звуковой энергии является частотно-зависимой. Поэтому эффективность звукопоглощения изменяется в децибелах на полосу частот от 100 Гц до 3 кГц и выше. Эта величина называется индексом звукопоглощения (Sound Reduction Index). Среднее значение может быть 45-дБ для тонкой кирпичной стены и 50 дБ для толстой стены (в два кирпича). Практически это означает, что если внутри помещения музыка звучит громко, то с внешней стороны она тоже будет слышна, хотя и гораздо тише, причем в основном будут слышны басы. Если стены вашей студии непосредственно соединяются с жилищем соседа, то громкость с его стороны будет абсолютно неприемлемой.

   Двойные стены

Решение, которое довольно быстро приходит в голову — это мысль о постройке двойных стен с воздушным запасом между ними. Действительно, это дает значительные преимущества, но не такие большие, как можно подумать. Если предположить, что одна стена уменьшает громкость звука на 45 дБ, то две стены уменьшат ее на 90 дБ; на практике это получится не так:, по крайней мере если расстояние между стенами будет меньше метра.



   Строить такие стены было бы непрактично. Если между стенами оставлено небольшое расстояние, то воздух, находящийся между ними, зачастую отрицательно влияет на звукоизоляцию. Насколько сильно? Обычно проще сперва построить, а потом уже измерить коэффициент звукопоглощения. Известно, однако, что несколько стен с воздушными зазорами между ними на практике обеспечивают меньшую звукоизоляцию, чем одна толстая стена. Проблематичные участки помещения Основные проблемы при звукоизоляции в обычной домашней студии возникают с стенами и дверями. Несмотря на то, что реклама обещает, что двойные окна значительно уменьшают проникновение звука, это не совсем так. По-прежнему большое количество звука будет проходить сквозь них. Можно улучшить ситуацию самостоятельно, при помощи подручных средств: установка дополнительных толстых стекол с большими зазорами между ними. Можно также пойти вопреки общественному мнению и заложить окна мешками, кусками цемента или специально сделанными жалюзи. Тяжелые портьеры также способствуют большей звукоизоляции, но не являются панацеей. Удивительно большое количество звука проходит через двери. Это происходит, во-первых, потому, что двери обычно не так плотно закрываются, как окна, а также потому, что современные двери сделаны из легких материалов. Решение может заключаться в установке хороших замков, увеличении массы двери, установке многослойных дверей или двойных дверей. Если вы можете себе это позволить, то установите тяжелую деревянную дверь в плотной дверной раме.

   Полы

Цементные полы до известной степени не создают проблем, даже на громком звуке, но деревянные полы мало способствуют звукоизоляции.

Даже если построить настоящий «плавающий» пол, вряд ли можно ожидать, что в такой комнате можно будет играть на ударной установке, не раздражая соседей снизу. Только очень дорогой «плавающий» пол может решить эту проблему. Если вы устраиваете студию в своем собственном доме, и внизу живут понимающие люди, это одно. Но если дом полон немузыкантов, вам придется забыть о настоящей ударной установке. Звукоизолирующие потолки — очень дорогое удовольствие. При нехватке подвесных бетонных плит, деревянной технической стружки или мешков, которые можно прикрепить под потолком, наиболее эффективный способ звукоизоляции — купить пару толстых ковровых покрытий для соседей сверху и играть несколько тише. Однако если вам требуется достичь большей звукоизоляции, вы можете это сделать подручными средствами.

Профессиональные разработчики студий решают проблему путем строительства отдельной внутренней комнаты, изолированной от внешних стен, полов и потолков основного здания.

Однако это очень дорогое удовольствие, которое вряд ли может позволить себе домашняя студия. Если же вы располагаете достаточными средствами и площадью, вы можете сделать самодельную «комнату внутри комнаты». Технология будет описана далее. Помимо улучшенной звукоизоляции, «комната внутри комнаты» имеет то преимущество, что ведет себя более предсказуемо, когда дело касается внутренней акустической отделки. Несмотря на то, что получение качественной звукоизоляции — непростое и дорогое дело, вы можете достичь известной степени изоляции и улучшить звучание вашей студии и аппаратной, применив простой здравый смысл и знания, приведенные в этой статье.

Основная концепция состоит в том, что для того, чтобы изолировать звук, требуется увеличить массу стен, установить воздухонепроницаемые заглушки на двери и использовать некоторые методы устранения внутренних отражений в помещении. Последнее очень важно, поскольку звук хорошо распространяется в твердых телах — например, в древесине и металле.

Бессмысленно пытаться делать что-то еще, если ваша студия плохо звучит по причине ее неудачного расположения в неподходящем помещении. Звукоизоляция вообще подразумевает воздухонепроницаемость, поэтому надо вовремя подумать о вентиляции. Настоящий студийный кондиционер с заглушками и антивибрационной установкой стоит, пожалуй, больше, чем большинство домашних студий, поэтому придется искать какой-то компромисс.

   Технические замечания Есть математическая формула, позволяющая вычислить индекс звукопоглощения (SRI) твердой стены на основе массы на квадратный метр материала стены. Обратите внимание, что величина зависит от частоты, проникновение которой мы хотим уменьшить. R=20 log(fm)-47дБ f— частота звука m — масса стены, измеряемая в кг/кв.м R — коэффициент звукопоглощения Несколько простых вычислений могут показать интересные факты, касающиеся обычных, часто применяемых строительных материалов. Пористые материалы ведут себя иначе, чем твердые, и наилучший способ вычисления их коэффициента звукопоглощения — непосредственное измерение. Например, легкая панельная дверь, часто используемая в современных домах, имеет коэффициент звукоизоляции на низких частотах около 15 дБ. Но на практике вы получите куда худший результат.

С другой стороны, двойная кирпичная стена, отделанная плитами из сухой штукатурки с внутренней стороны, может дать коэффициент звукоизоляции более 50 дБ.



   Натуральные звуки, с которыми мы сталкиваемся в жизни, практически никогда не бывают "чистыми" синусоидальными тонами, а являются созвучиями. Последнее означает, что источник вместе с основным колебанием излучает волны с частотами в 2, 3, 4, 5 и т. д. раз большими основной частоты. По принятой в музыкальной акустике терминологии эти колебания называются, соответственно, основным тоном и обертонами: 1-ым, 2-ым, 3-им, 4-ым и т.д. В физике, хочу сразу оговориться, используется иная терминология: основной тон называют 1-ой гармоникой, а обертоны, начиная с первого именуются высшими гармониками 2-ой, 3-ей, 4-ой и т. д. по порядку.

   К студиям звукового вещания и звукозаписи предъявляются также некоторые дополнительные требования. Прежде всего, студии должны иметь хорошую звукоизоляцию. Это необходимо для того, чтобы проникающие извне в студию посторонние шумы не помешали бы передаче программы. Практически установлено, что допускаемый максимальный уровень шума, проникающий в студию из соседних помещений, не должен в своей среднечастотной части спектра превышать нулевой акустический уровень более чем на 15 дБ. Например, если за стеной студии проходит улица с оживленным движением транспорта, уровень шума которой, как показывают измерения, равен примерно 90 дБ, то звукоизоляция студийных стен должна обеспечить защиту от шума не менее чем на 90-15 = 75 дБ. Другими словами, энергия внешнего шума должна быть ослаблена, приблизительно, в 30,000,000 раз. Это требование обеспечивается специальной конструкцией студийных ограждений (стен, потолка, пола), а также устройством тамбуров при входах с тяжелыми дверьми, снабженными плотным притвором. Окна в студиях, как правило, отсутствуют, за исключением специального звукоизоляционного смотрового окна, выходящего в смежную со студией аппаратную. Искусственный свет в студии должен быть равномерным, т.е. без теней и ярких бликов, и достаточным для чтения без напряжения текстов, нот. Рекомендуемая освещенность студий может колебаться от 75 - 80 до 150 - 200 люкс максимально. Студии должны иметь систему вентиляции и кондиционирования, которая подает свежий воздух заданной температуры и влажности, что важно для нормальной работы исполнителей, а также для поддержания неизменными основных акустических свойств помещения. Хочу закончить, упомянув еще одно очевидное требование: уровни шумов систем вентиляции и кондиционирования не могут выходить за пределы допустимых уровней.

  

Вот уже более 10 лет мы занимаемся строительством студий, где звукоизоляция – одна из первостепенных задач. Идеальным методом звукоизоляции помещения, является реализация принципа «коробка в коробке», когда внутри имеющегося помещения строится ещё одно помещение со своими стенами, полом и потолком, конструкции которого не должны соприкасаться с конструкциями имеющегося помещения. Т.е., по сути, надо «подвесить» комнату в комнате.

Существуют два варианта реализации этой задачи: Монтаж каркасов на относе от существующих стен, с последующей обшивкой каркаса листовыми материалами и заполнением пространства между слоями минеральной ватой. Возведение монолитных (кирпичных) стен на относе от существующих.

   Звук, попадая на поверхность, поглощается, отражается или рассеивается (может наблюдаться и комбинация всех трех явлений).

   Рассеиватель фирмы "RPG Diffusor Systems".

   3. Густой бубнящий бас Густой бубнящий бас — болезнь, трудно поддающаяся лечению. Зачастую на его появление влияют собственные резонансы помещения, недостаточное поглощение низких частот, плохие акустические системы или неправильное их расположение, недостаточное звукопоглощение на низких частотах. Как станет ясно из раздела, описывающего стоячие волны, положение места прослушивания тоже может способствовать „разбуханию" баса.

   Конечно, качество акустических систем занимает не последнее место среди причин, вызывающих этот неприятный эффект. И если даже при правильном расположении громкоговорителей (а это наиболее эффективный метод его устранения) эффект все еще проявляется, вам имеет смысл сменить акустические системы. Однако прежде чем принимать столь кардинальные меры, попробуйте использовать низкочастотные звукопоглотители — возможно, с ними ситуация изменится к лучшему.

   Пассивные низкочастотные поглотители преобразуют звуковую энергию в другую форму, например, в тепловую энергию внутри волокнистых материалов. Такие звукопоглотители продаются в готовом виде (например, „Tube Traps" и „Tower Traps" фирмы „ASC" ), встраиваются в существующий интерьер комнаты или сооружаются из подручных материалов.

   Так, весьма недорогой и эффективный поглотитель низких частот можно сделать самостоятельно за несколько часов, и он будет стоить вам меньше $20. Это устройство, называемое также звукопоглощающей панелью, имеет достаточно высокий коэффициент поглощения и может настраиваться на требуемую частоту или диапазон частот.

   Панель устанавливается свободно или встраивается в стену. Обычный размер панели — 1,2x2,4 м, она набирается из фрагментов 0,6x1,2 м и прикрепляется к стене за края. Места стыков панели со стеной герметизируются, а воздушный промежуток внутри конструкции заполняется стекловолоконным наполнителем. Затем следует лишь прикрепить поверх панели кусок фанеры или мазонита, просверлить в нем много маленьких отверстий — и низкочастотный поглотитель (конструкцию такого типа еще называют резонатором Гельмгольца) готов!

   Некоторые панели могут и не иметь отверстий — взамен используется очень тонкий материал, прогибающийся под давлением звука. Частоты эффективного поглощения зависят от глубины воздушной прослойки и толщины панели. Стекловолокно внутри структуры сглаживает частотную характеристику поглощения. Изменяя величину воздушного зазора и диаметр отверстий (в перфорированных панелях), а также толщину панелей, можно настроить панель на определенную частоту в диапазоне от низких до средних частот. В большинстве помещений необходимо широкополосное поглощение в области нижних частот, но панельные поглотители могут решить и проблемы резонансов помещения, если их точно настроить на соответствующие частоты. Некоторые поглощающие панели, настроенные на основные резонансы в низкочастотном диапазоне, могут существенно уменьшить басовые проблемы небольших помещений. Чтобы сделать панели соответствующими вашему вкусу, покройте их поверхность тканью, но помните, что для поглотителей типа резонатора Гельмгольца слишком плотное покрытие нежелательно, — необходимо оставить хотя бы 5-мм воздушный зазор, чтобы дать возможность отверстиям „дышать".

   Свободно стоящий панельный поглотитель строится аналогичным образом, но с жесткой задней стенкой, например, из доски толщиной 3/4 дюйма.

Конкретную информацию, необходимую для изготовления панельных поглотителей — толщину материала, диаметр отверстий, промежуток между ними и т. д. — можно найти в книге „The Master Handbook of Acoustics", автор F. Alton Everest.

Низкочастотное поглощение достигается и другим способом: встраиванием объемного поглотителя в уже существующие сооружения, скажем, в стенной шкаф. Простая драпировка проема стенного шкафа поглощающим материалом — акустической пеной или стекловолокном, уже обеспечивает низкочастотное поглощение. Звукопоглощающая конструкция такого типа называется „четвертьволновым поглощающим фильтром". Она имеет максимум звукопоглощения на частоте, для которой расстояние от ближайшей задней стенки до поглощающего материала составляет четверть длины звуковой волны или кратно нечетному числу четвертей ее длины. Фактически, любой поглощающий материал, подвешенный перед отражающей поверхностью, представляет собой такой фильтр. Портьеры на окнах также дадут подобный эффект, но расстояние между окном и занавеской слишком мало, и самая низкая поглощаемая частота в этом случае будет находиться в диапазоне средних частот.

   Давайте подсчитаем частоту поглощения для короба глубиной 60 см с подвешенным перед ним поглощающим материалом по следующей формуле: F=340/(4xD), где F — наиболее низкая эффективно поглощаемая частота, 340 — скорость звука в м/с, 4xD — четыре расстояния между задней стенкой короба и поглотителем. Таким образом, для ящика глубиной 60 см F=141 Гц. Эта конструкция имеет пики поглощения и на нечетных кратных F частотах, например, 3xF (423 Гц), 5xF (706 Гц), 7xF (989 Гц), и так далее. Драпировка же на расстоянии 15 см от окна дает пики поглощения на частотах 565 Гц, 1695 Гц, 3955 Гц... Наклон поглощающих материалов сдвинет эти величины по оси частот, а поглощение может даже увеличиться.

   Применение четвертьволновых поглотителей ограничено большими размерами короба — это необходимо для поглощения самых низких частот. Я был поражен, когда выяснил, что самый простой и наиболее эффективный метод снижения густоты баса — правильная расстановка громкоговорителей. Поэтому используйте акустическую обработку только после того, как вы выполните все рекомендации по размещению акустических систем.

  

Cкорость звука в воде -- порядка 1,5 километра в секунду, в металлах-- примерно 5 километров в секунду, а в породах земной мантии -- 8 километров в секунду и более.
   Можно это использовать для создания сигнала в противофазе, звук идёт по воздуху и рядом по металлу, затем встречаются и гасят друг друга.



  

   Максимальные спектральные звуковые составляющие в ударах грома находятся, по данным одних исследователей, в диапазоне частот 50--150 герц, по другим же данным, достигают 400-- 500 герц. Сила звука, то есть количество звуковой энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади фронта волны, в 1015 и более раз превышает силу звука человеческого голоса. Подобные звуковые энергии зарегистрированы еще лишь при сильных извержениях вулканов, да, быть может, в непосредственной близости от мощнейших ракетных двигателей.

   А что сказал бы читатель о "шумовом кольце" в атмосфере, кольце, диаметр которого может достигать диаметра Земли? По-видимому, пока ничего существенного, так как первое сообщение о подобном явлении появилось всего 3--4 года назад, и его продолжают обсуждать специалисты. Назвали же его так и доложили о нем французские акустики Берте и Рокар, исследовавшие распространение звука в атмосфере при действии взрывных источников. Они обнаружили в верхних слоях атмосферы на высоте 90 километров звуковой канал, в котором создается высокая концентрация звуковой энергии с ярко выраженными нелинейными эффектами. Наблюдались случаи распространения инфразвуковых волн на дистанцию до 14000 километров, то есть на расстояние более трети земной окружности от места возбуждения звука. Шумовое кольцо, центр которого находился на одной вертикали с взрывным источником, расширяясь, ползло вокруг земного шара. В точке приема сигнал сильно растягивался во времени.

   Но вот в журнале Американского акустического общества за 1966 год появляется статья об успешном звуковом определении конечных точек траектории и мест приземления вертикально падающих сверхзвуковых ракет. Дело в данном случае именно в том, что определяется траектория не пролетающего тела, а тела, заканчивающего свой путь в пространстве. Используется мощная ударная волна сжатия, конусом распространяющаяся в воздухе от головной части ракеты. Для улавливания ее служит база всего лишь из четырех микрофонов, расположенных по углам квадрата, и счетно-решающего устройства. Такая аппаратура, конечно, значительно проще и дешевле специальной радиолокационной аппаратуры слежения. Так что аэроакустическая техника не отжила свой век; несомненно, найдутся новые области ее практического применения и будут вскрыты многие не известные нам доселе явления в воздушной оболочке Земли.

   Некая английская фирма сообщила недавно, что ею разработан сейсмометрический прибор "Гобиас" для распознавания присутствия движущихся тяжелых машин в радиусе до 15 километров По заверению фирмы, прибор может отличить шум гусеничных машин от шума колесных машин На более близких расстояниях он "слышит" также шаги человека и животных

   Пьезоэлектрический эффект таких минералов и веществ, как кварц, турмалин, сегнетова соль, титанат бария, давно используется в технике. Но вот оказалось, что ряд горных пород -- кварциты, гнейсы и даже тривиальные граниты -- способен откликаться электромагнитной волной на упругую волну взрыва. Для улавливания этой ответной электромагнитной волны служат простейшие приемники -- металлические стержни, вставленные в землю. Индуцированный в стержнях электрический ток подводится к усилительному устройству, связанному с самописцем.

   Рефракция. Это, как известно, искривление лучей в среде с переменным показателем преломления. Сплющенная Луна, миражи в пустыне, плавающие в воздухе острова над морем -- классические примеры оптической рефракции в воздухе. Акустическую рефракцию в воздухе заметить несколько труднее, но она тоже имеет место. А вот под водой звуковая рефракция проявляется в любое время года практически повсеместно. У гидроакустиков есть хорошее мнемоническое правило: луч, подобно жаждущему человеку, устремляется в сторону более холодных и менее соленых слоев воды. Есть, правда, еще один фактор, который труднее втиснуть в рамки мнемоники. Это гидростатическое давление, зависящее от глубины. От его величины также меняется скорость звука, а следовательно, и показатель преломления. В данном случае его изменение таково, что звуковой луч стремится вверх.

   Художник-орнаменталист, пожалуй, мог бы позаимствовать в картинах подводных звуковых лучей мотивы для своих работ. Траектория его напоминает цепь, подвешенную во многих местах к буйкам на поверхности моря.

   На границе слоев с резким перепадом температуры может происходить полное внутреннее отражение, расщепление луча, когда небольшая часть звука проходит под слой скачка, а другая часть отклоняется кверху. Создаются не только "мертвые зоны", как иногда именуют флотские акустики зоны акустической тени, но и зоны фокусировки, усиления звука. В общем, картина распространения звука может быть очень пестрой.

   Звуковые каналы. Совместное влияние температуры, солености воды, гидростатического давления может быть таким, что на определенной глубине расположится зона ("горизонт") с минимальной скоростью звука. По этому горизонту, претерпевая лишь небольшие волнообразные отклонения, звуковой луч может распространяться на очень большие расстояния. Эта зона дальнего и сверхдальнего распространения звука условно названа звуковым каналом. Звуковой канал в океане был открыт американскими акустиками, а в глубоком море (Черном)--советскими учеными Л. М Бреховских и Л. А. Розенбергом. За эту работу они удостоены Государственной премии СССР. Были отмечены случаи распространения звука взрыва небольшой бомбы по подводному звуковому каналу от берега Австралии до Бермудских островов, то есть на расстоянии, равном половине окружности Земли. Существуют карты глубин залегания устойчивого звукового канала в океанах. Как правило, эти глубины в северных районах меньше, чем в южных. Так, на широте 10° в районе Маршалловых островов глубина залегания канала близка к 1 километру, а в районе Алеутских островов она не превышает 100 метров. Но во многих местах изолинии глубины залегания канала по земной поверхности имеют причудливые извилистые очертания. Американский акустик Э. Гамильтон предсказал теоретическую возможность существования звукового канала также в осадочных породах, выстилающих дно океана. В 1974 году Р. Урик экспериментально подтвердил это.

   Морская реверберация. Словом "реверберация", соответствующим английскому слову "эхо", обозначают более или менее продолжительное угасающее звучание звукового сигнала после излучения. В наибольшей степени это явление обычно связано с отражениями от скоплений газовых пузырьков, затянутых на некоторую глубину во время штормов или являющихся продуктом жизнедеятельности планктона. В мелководных районах реверберация может быть обусловлена отражениями от каменистого дна. Реверберация иногда является серьезной помехой рыболокации и военно-морской гидролокации, так как она может маскировать принимаемый полезный эхо-сигнал. Интересно наблюдать реверберацию, когда она достаточно интенсивна. Всплески ее то вспыхивают, то гаснут на катодном индикаторе локатора, порой на расстояниях в несколько километров. Синхронно с этим меняется реверберация в динамике. Это значит, что гидролокационная посылка встретилась с каким-то отражающим звук скоплением, а затем проследовала далее. Первая отечественная работа по реверберации моря появилась в Журнале технической физики в 1943 году, в самый разгар Великой Отечественной войны. Автором ее был военно-морской акустик В. С. Анастасевич. Трудно забыть впечатление, которое произвела эта статья на молодых акустиков. Неужели открытое море может звучать, как готический собор? И причина этому -- какие-то пузырьки... (уже известно было, что пузырьки в воде могут поглощать звук, но о рассеивающих их свойствах мало кто знал). Исследования реверберации выполнялись Ю.М.Сухаревским. Впоследствии В. В. Ольшевский дал основы статистической теории реверберации. Для борьбы с реверберационной помехой используют излучение в узком секторе, частотную модуляцию сигнала и другие приемы. В общем, если исключить малые расстояния от гидролокатора, реверберационная помеха оказывается не такой страшной, как "тривиальные" помехи от шумов морского волнения, а также от шумов самого корабля, несущего гидролокатор.

   Звукорассеивающие слои. Когда однажды исследователи-гидроакустики в одном из южных районов попробовали устремить луч гидролокатора вниз, то к своему удивлению обнаружили: дно океана "писалось" на глубине, в несколько раз меньше действительной. Феномен "поднимающегося и опускающегося дна" отметили и специалисты по эхолотированию. Ясно было, что существуют какие-то мигрирующие слои, которые отлично отражают звук, причем в значительно большей мере, чем его отражает, например, водный слой с температурным скачком. Брали пробы воды с глубины этих звукорассеивающих слоев, опускались в ник в батискафе. Оказалось, что "призрак" морского дна, как и реверберация, связан с морскими организмами и продуктами их жизнедеятельности. Интересно, что каждый исследователь находил в отражающих слоях скопления различных организмов -- от микроскопического биопланктона до медуз и даже более крупных существ.

   Американская донная гидроакустическая система "Цезарь", работающая на низких частотах локации в море, где затухание звука особенно мало, по сообщениям печати, обнаруживает присутствие подводных лодок на расстоянии до 400 километров. Появилась разновидность гидролокационной системы, в которой обнаружение подводных объектов производится с помощью разнесенных под зеркальным углом излучателя и приемника гидролокационных сигналов. Здесь требуется особая точность во взаимодействии носителей излучателя и приемника, но такая система себя оправдывает, так как сила отражения под зеркальным углом наибольшая, и легче обнаружить объект, снабженный защитными средствами. Развертываются глобальные гидроакустические системы. Одна из них под зловещим названием "Морской паук" должна обеспечивать сбор гидроакустической информации чуть ли не со всей акватории Тихого океана и передачу ее через гидроакустические буи искусственным спутникам, быстро доносящим сведения о подводной обстановке в координационные центры, возглавляемые соответствующими отделами Пентагона.

   Установленное на Луне американскими астронавтами устройство позволило сделать интереснейшее открытие: время реверберации (послезвучания) колебаний в породах лунного грунта приближается к минуте. Луна звучит, как церковный колокол! Пока еще не дано объяснения этому явлению. Была измерена и скорость распространения звука в лунных породах. Когда-то великий насмешник, мастер парадоксов и иронических сентенций Эразм Роттердамский писал, что "...луна состоит из заплесневелого сыра..." Два европейских геофизика не пожалели времени на то, чтобы измерить скорость продольных волн в ... сырах из Италии, Швейцарии, США, Норвегии. Возможно, как о курьезе, они сообщили, что скорость звуковых волн в этих сырах (от 1,6 до 2,1 километра в секунду) соответствует нижнему пределу скорости распространения звука в лунных породах.

  

Когда волна продольная, то есть направление колебаний частиц среды совпадает с направлением распространения волны, то переменное (звуковое) давление в ней р связано с колебательной скоростью частиц v выражением р = Zv, где коэффициент пропорциональности Z представляет собой акустическое сопротивление среды, равное произведению плотности среды на скорость распространения звука в ней (не путать со значительно меньшей по величине v!). Электроакустики склонны именовать приведенное выражение "акустическим законом Ома", хотя оно появилось раньше работ Ома. "Удобнее запоминать", -- утверждают они. Может быть, это и справедливо для современного общества, в которое электротехника внедрилась весьма широко.



  

Вторая формула относится к определению интенсивности или, что то же, силы звука, представляющей собой поток звуковой энергии через единицу площади фронта волны в единицу времени: J=0,5p2/Z=0,5v2Z



   Пусть звук произвольной частоты падает по нормали из среды с малым акустическим сопротивлением (например, воздушной) на границу среды с большим акустическим сопротивлением (вода, кирпичная кладка и т. п.). Одним из интересных, хотя, быть может, еще и не поражающих нас феноменов, является то, что в эту вторую среду передается переменное (звуковое) давление, почти вдвое превышающее звуковое давление в первой среде.

   Акустическое сопротивление воды приблизительно в 3600 раз больше акустического сопротивления воздуха. И здесь следует ожидать увеличения звукового давления по сравнению с давлением в воздушной среде. М. А. Исакович в своем курсе акустики указывает на температурные и иные явления, препятствующие удвоению давления во второй среде. То или иное увеличение звукового давления все же наблюдается экспериментально. Но раз возросло давление, то увеличилась и громкость звука, ибо слуховые аппараты большинства живых существ реагируют именно на величину звукового давления, а, например, не звуковой энергии. Таким образом, дан ответ на одну из частей заголовка главы, хотя можно признать, пожалуй, что ничего особенно удивительного мы пока еще не узрели. Это удивительное усматривается из сопоставления полученного результата с величиной звуковой энергии, прошедшей во вторую среду. Вторая из приведенных выше формул сразу дает нужный ответ. Пусть звуковое давление увеличится даже в 2 раза, тогда числитель в выражении интенсивности звука возрастет в 4 раза. Но ввиду того что знаменатель одновременно уменьшится в тысячи раз, звуковая энергия во второй среде будет ничтожной. Так, в воду из воздуха проходит лишь малая доля процента энергии падающей волны, а, например, в скалу, в бетонный массив -- и того меньше. Звуковая энергия, таким образом, почти полностью отражается от границы раздела среды с большим акустическим сопротивлением. Может возникнуть вопрос, почему ныряльщиков не оглушают крики с берега? Их спасают от звуковой перегрузки изолирующие звук воздушные пробки, всегда остающиеся в слуховом проходе погруженного в воду человека. Да и рыбы, не имеющие подобных звукоизоляторов, воспринимают отчетливо лишь звуки в пределах достаточно узкого конуса.

При угле падения более 13° происходит полное отражение звука от поверхности воды.



   а что будет наблюдаться при обратном переходе звука -- из среды с весьма большим акустическим сопротивлением в среду с малым акустическим сопротивлением? На границе среды с большим акустическим сопротивлением звуковое давление почти удваивается (хотя в нее переходит лишь ничтожная часть звуковой энергии). Кричать над поверхностью воды -- верный способ распугать рыб, слуховой аппарат которых, как и у большинства живых существ, реагирует на величину звукового давления. Можно показать, что и в этом случае перейдет лишь ничтожная часть звуковой энергии, но здесь уже колебательная скорость во второй среде будет близка к удвоенному значению, а звуковое давление в ней близко к нулю. Вот почему до нас не доносится в воздухе звук от удара одного камня о другой (хотя ныряльщик, проделывающий это, сам слышит довольно интенсивный шум, несмотря даже на изолирующие воздушные пробки в ушах), А что же наш демонстратор, может ли он предложить для этого случая какую-либо "мнемоническую модель"? Если он прикрепит вертикально к ножкам стола лист плотной бумаги (которая в данном случае будет изображать первую среду -- с большим акустическим сопротивлением) и его нога, по-прежнему представляющая звуковую волну, прорвет этот лист, то ясно, что скорость ноги в момент прорыва возрастет, но поскольку за листом нога встречает воздушную среду, не оказывающую никакого сопротивления, то нет и условий для возникновения давления в этой среде. Вот какие метаморфозы звуковой волны возможны на границах разнородных сред.

   КОГДА РЕЗОНАТОР УСИЛИВАЕТ И КОГДА ОСЛАБЛЯЕТ ЗВУК Резонанс -- резкое возрастание амплитуд... колебаний, наступающее при приближении частоты... внешнего воздействия к частоте одного из нормальных колебаний, свойственных данной колебательной системе.

   Перейдем к устройству, в котором осуществляется резонанс акустических элементов. Это простейший резонатор Гельмгольца -- сосуд, подобный колбе. Воздушная пробка в горле сосуда является акустическим элементом массы, внутренняя полость резонатора -- элементом упругости. При резонансе увеличиваются колебания воздушной пробки, в такт этому возрастает колебательное давление во внутренней полости резонатора по сравнению с давлением в свободном поле. Звуковую энергию для усиленных колебаний резонатор отбирает из окружающего его звукового поля.

  

Как же практически осуществлять устройство резонансного поглощения для ослабления звука в помещениях? Неужели вмазывать в стены колбо- или бутылкообразные сосуды? Нет, современная строительная практика нашла более удобные конструкции. На некотором расстоянии от стены или потолка помещения устанавливается более или менее толстый перфорированный лист. Отверстия в листе играют роль горлышек резонаторов Гельмгольца, а пространство между листом и стенкой -- роль полостей. Теперь возникает следующий вопрос: где разместить дополнительный звукопоглощающий элемент, увеличивающий потери в резонаторе? В районе горлышка резонатора колебательная скорость частиц среды наибольшая и, следовательно, наибольшими будут потери на трение. Здесь и помещают слой волокнистого материала или толстой ткани, который с успехом выполняет функцию поглотителя звука. Такими или подобными системами резонансного поглощения можно оборудовать стены или потолки помещений. Вместо перфорированных панелей иногда устанавливают наборы вертикальных реек с зазором относительно друг друга. Получается так называемый щелевой резонансный поглотитель, которому можно придать очень красивый вид, соответствующий современным архитектурным тенденциям.



   Принимая в 1971 году от Английского акустического общества медаль имени Рэлея, Мейер в ответной речи сообщил, что звукопоглощающие пузырьки в жидкости, делающие "глухим" звеневший до этого хрустальный бокал с шипучим шампанским, подсказали ему идею подводного звукопоглотителя из слоя пластмассы с внутренними воздушными полостями. Он не преминул отметить, что подобный гидроакустический звукопоглотитель, названный им "Альберихом", использовался на гитлеровских подводных лодках для защиты от обнаружения их гидролокаторами союзников. В последнее время румынский ученый Грумезэску много занимался вопросами взаимодействия резонирующих систем со звуковым полем. Плодом работ Грумезэску явился прочитанный им на одном из последних конгрессов по акустике пространный доклад, название которого мы почти дословно повторили в заголовке этого раздела. Из доклада читатель может узнать еще и о других интересных примерах усиления и поглощения звука различными резонаторами,

   Интуитивно можно было предполагать, что в явлении изоляции, то есть "непропускания", звука значительную роль играет масса любой строительной конструкции -- стенки, пола и т. п. А. Шох дал этому строгое доказательство. Но одно дело физические величины-- звуковое давление, звуковая энергия, проходящие через стенку, и совсем другое дело -- имеющий при этом место физиологический эффект, т.е. снижение ощущения громкости шума за стенкой. Во второй части книги физиологической акустике будет уделено достаточное внимание, здесь же мы отметим лишь, что при учете снижения громкости шума в дело неизбежно вмешивается логарифмический закон. А этот закон в вопросах звукоизоляции ведет к довольно серьезным последствиям с точки зрения массы конструкций. Пусть имеется весьма легкая звукоизолирующая стенка (скажем, масса ее на единицу площади не превышает 1 килограмма на квадратный метр), и мы, с целью увеличения звукоизоляции, заменим ее вдесятеро более тяжелой стенкой, т. е. с удельной массой 10 килограммов на квадратный метр. Громкость шума какого-либо акустического источника, находящегося за стенкой, уменьшится в определенное число раз (не приводя объяснений, которые нас завели бы далеко, укажем, что эта громкость уменьшится не более чем в 3--4 раза). Но вот беда, оказалось, что это уменьшение громкости недостаточно и надо уменьшить ее, скажем, еще во столько же раз. Потребуется, следуя логарифмическому закону, увеличить массу стенки опять в 10 раз, т. е. с 10 до 100 килограммов на квадратный метр. "Закон массы" в действии: каждое увеличение массы стенки в три раза уменьшает громкость проходящего через стенку шума приблизительно в два раза. Неумолимый акустический "закон массы" оборачивается для строителей и эксплуатационников довольно неприятными последствиями.

  

Оптимальным является сочетание звукоизолирующей конструкции со звукопоглощающей. Так собственно, и осуществляют звукоизолирующие кожухи и капоты для шумящих механизмов: стальные стенки с нанесенными изнутри на них слоями рыхлых волокнистых или пористых материалов.



   Таким образом, чем больше зазор между стенками, тем выше звукоизоляция двухстенной конструкции. Л. Кремер в возглавляемом им Институте технической акустики демонстрировал советским специалистам двухстенную конструкцию из стеклоблоков с зазором между стенками, достигающим почти метра. Конструкция предназначалась для световых проемов в баптистской церкви, находящейся на одном из самых шумных перекрестков Западного Берлина. Как выяснилось, прихожане этой церкви не могли с должной сосредоточенностью совершать обряды даже при малейшем шуме. Последовало обращение, во имя бога, к строительным акустикам, подкрепленное, впрочем, земными, финансовыми стимулами. Разработанная световая конструкция обеспечивала звукоизоляцию до 80 децибелов, что не уступает звукоизоляции кирпичной стены, имеющей значительно большую массу.

   ЧЕРЕЗ ЗАМОЧНУЮ СКВАЖИНУ? Если под этим понимать допустимость подслушивания, то каждый считающий себя воспитанным человек должен был бы ответить отрицательно. Но нас интересует не этическая, а физическая сторона вопроса, и тут ответ будет положительным. Ну, и что же? Тривиальная вещь, скажет иной читатель. Но он, пожалуй, изменит свое мнение, если узнает следующее: через скважину можно подслушивать из соседней комнаты даже такую тихую речь, что человек, находящийся в одной комнате с говорящим (но, естественно, в известном отдалении от него, скажем, у стены вблизи двери), уже не в состоянии эту речь отчетливо воспринять. В самом общем виде дифракцию волн можно определить как явление взаимодействия волн с каким-либо препятствием, находящимся на пути их распространения. Следствием такого взаимодействия могут являться огибание препятствий волной, рассеяние колебательной энергии, интерференционные картины (например, в дифракционной решетке). Усиленная звукопроводность щелей и отверстий в жестких стенках -- одно из своеобразных проявлений дифракции звука. Первым еще в 30-х годах нашего века обратил внимание на это явление немецкий акустик Вагнер. Не будь этого явления, в скольких романах Дюма и других авторов потерялся бы повод для драматических завязок или пикантных ситуаций! Но как же оно протекает? Звук от источника, падающий по большой площади на жесткую непоглощающую стенку, рассеивается в разные стороны. Так как, согласно принципу Гюйгенса, каждая точка фронта волны сама является источником сферической волны, то к отверстию помимо прямого звукового луча от источника придет часть энергии звука, рассеянного прилежащей к отверстию площадью стены. В результате плотность звуковой энергии увеличивается, а отверстие, ввиду малого акустического сопротивления по сравнению с сопротивлением стенки, проводит эту энергию в соседнее помещение. Образуется как бы акустическая воронка.

Вагнер показал экспериментально, что влияние отражения звука от стенок как бы равноценно увеличению площади звукопроводящего отверстия во много раз. Во сколько же? Здесь имеет значение частота звука. Чем ниже частота, тем больше длина волны и тем с большей площади стены звук приблизительно с одной и той же фазой может "стечь" в "акустическую воронку" -- отверстие в стене. Так, по данным Вагнера, коэффициент увеличения эффективной площади отверстия вследствие дифракции достигает шести на частоте 1200 герц. Для низких частот Вагнер дает еще большие значения увеличения звукопроводности отверстий, но к этим данным следует относиться с осторожностью.

А. Контюри, чья книга по строительной акустике получила национальную премию Франции, несложным аналитическим приемом показал, что звукопроводность щелей даже несколько больше, чем звукопроводность отверстий равной площади.

Что из этого последует, читатель усмотрит, если даст себе труд проследить за ходом несложного расчета. Дверная створка обычной конструкции проводит от 1/100 до 1/1000 энергии падающего на нее звука. Пусть под створкой имеется щель шириной 0,5 сантиметра, т.е. площадью примерно в 1/400 часть площади створки. Если даже на время пренебречь увеличением звукопроводности щели вследствие дифракции, а просто считать, что щель проводит лишь весь падающий на нее прямой звук от источника, то и тогда при звукопроводности створки 1/100 через щель пройдет всего лишь в 4 раза меньше звуковой энергии, чем через всю дверную створку; при учете же дифракции звуковые потоки через подобную дверную створку и через щель будут соизмеримы. Если взять створку двери с высокой звукоизоляцией (звукопроводность 1/1000), то та же щель под ней будет проводить уже значительно больше звуковой энергии, чем вся створка. Значит, чем лучше с точки зрения звукоизоляции сама дверь, тем больше ей "вредят" щели по контуру. Как же с этим бороться? У начальников различных рангов часто пользуется популярностью обивка дверей, целиком или хотя бы по контуру, войлоком в клеенке. Щель под дверью проводит столько же звука, сколько вся площадь двери. Пушистые ковры на полу и старинные, вышедшие из моды драпри вокруг двери уменьшают отражения звука от ограждений и несколько ослабляют звукопроводность щелей. Но наибольший эффект достигается самым простым способом -- увеличением перекрытия створкой дверного косяка.

Наилучшую с точки зрения звукоизоляции конструкцию двери автор обнаружил в ... Музее боярского быта в Москве. Перекрытие створкой двери краев дверного проема достигает здесь чуть ли не ширины ладони, а соприкасающиеся поверхности для большей плотности покрыты плюшем. К удивлению музейного служителя, посетитель попросил его прокричать что-нибудь из боярского кабинетика. Ничего, кроме смутного намека на человеческий голос, не было слышно! Неграмотные строители тех времен, не имевшие представления об акустических явлениях, не только интуитивно почувствовали, от чего зависит звукопроводность притворов, но и нашли надежные способы звукозащиты.



   Участки звукопоглотителя, действуя по принципу замочной скважины, отсасывают на себя звук, отраженный от необлицованных участков ограждений помещения. Значит, вовсе не обязательно покрывать звукопоглотителем всю поверхность помещений! С точки зрения строительной практики это очень важный вывод. Но вот мы уже подошли и к практическому применению звукопоглотителей. Еще Витрувием было подмечено, что в некоторых гулких залах речь оратора трудно разобрать, хотя громкость ее и достаточна. Здесь на помощь приходят звукопоглощающие облицовки. Ассортимент их сейчас чрезвычайно разнообразен. Это и маты из минеральной "шерсти", пенополиуретана, и звукопоглощающие штукатурки, и древесностружечные плиты, и даже "штучные поглотители"

   Поэтому при репетициях оркестров высокого класса в зале поверх стульев настилается ворсистый звукопоглощающий материал. О количественной стороне поглощения звука людьми можно сказать, что звукопоглощение одного человека на средних звуковых частотах близко к поглощению половины квадратного метра открытого окна.

   В стародавние времена в малых и больших цирках ведущий программу, указывая на мускулистого атлета с молотом в руках, патетически провозглашал что-нибудь вроде следующего: "Сейчас знаменитый имярек, с силой которого не сравнится ни один молотобоец в мире, будет наносить удары в грудь своему партнеру, лежащему на арене. Но и этого мало! На грудь ему будет еще поставлена трехпудовая наковальня!" Едва ли разгоряченная зрелищем публика отдавала себе в этот момент отчет, что наковальня не только не отягчает страданий атлета, как это старался доказать ведущий, но, напротив, спасает ему жизнь. Главное, нужно было лишь выдержать ее вес, да еще незаметное на глаз перемещение в момент удара. Это небольшое динамическое перемещение достойно того, чтобы сказать о нем чуть больше. Ведь если бы не было его, а объект -- в данном случае костяк груди человека -- был весьма жестким, то не проявились бы инерционные свойства массы наковальни, и практически вся сила удара передалась бы этому лежащему объекту. Ни один атлет, пожалуй, не перенес бы прямого удара тяжелым молотом в грудь. Массивная наковальня, поставленная на грудь циркового артиста, позволяет ему выдержать любой удар молота. Разложение любого ударного импульса в интеграл Фурье указывает на наличие весьма большого количества частотных составляющих силы, расположенных сколь угодно близко друг к другу. Применив же к колебательному движению второй закон Ньютона, нетрудно убедиться, что сопротивление массы перемещению пропорционально квадрату частоты колебаний. Следовательно, виброзадерживающий эффект массы будет особенно проявляться по отношению к высокочастотным возмущающим силам. На низких же частотах ее эффект может быть недостаточным. Ну к чему, кажется, "тянуть резину"? Каждому ребенку ясно, что если подложить эту самую резину или пружинку -- все будет в порядке, вибрация исчезнет на всех частотах. Но... механизм действия любого упругого элемента не столь уж прост, как может казаться. Начать с того, что пружина передает следующему за ней объекту или конструкции всю колебательную силу, хотя, правда, амплитуда колебаний этой конструкции будет зависеть от соотношения ее сопротивления и жесткости пружины. Сочетание массы и упругости -- это уже лучше, чем одна пружина. Но и тут, как говорил роллановский Кола Брюньон (правда, совсем по другому поводу), взяв зверя, получаешь и рога. При низких частотах возникает резонанс, и колебания даже усиливаются по сравнению с тем, какими они были, когда пружина отсутствовала,

  

И в этот момент внезапно пришло понимание, почему резонансные виброизолирующие системы на пластинах являются широкополосными...



   Сколь убедительным может быть удар деревянного молотка в стальной лист! Когда на листе имелось вибродемпфирующее покрытие (даже не со стороны удара), уровень неприятного звука, излучаемого листом в окружающее пространство и фиксируемого шумомером, заметно уменьшался.

   Конечно же, речь идет о знаменитом "мемнонском колоссе", гигантском звучащем изваянии, установленном вблизи египетского города Луксора. Высота статуи около 20 метров, масса достигает тысячи тонн. В нижней части колосса обнаружен ряд щелей и отверстий с расположенными за ними камерами сложной формы. Акустик из ФРГ О. Бшорр в течение года вел наблюдения за звуками, издаваемыми статуей, записывал их на магнитофон и подвергал спектральному анализу. Выступление его на токийском Международном конгрессе по акустике послужило лишним доказательством того, насколько несправедливо бытующее иногда мнение об ученых, как о сухих, черствых людях, которым чуждо все человеческое. Когда наступило время доклада Бшорра о мемнонском колоссе, то в аудитории поистине яблоку негде было упасть. В соседних же аудиториях, где заседали другие секции конгресса, было пустовато. Докладчик начал с сообщения о том, что более чем в ста греческих и латинских документах разных времен упоминается пение колосса. Один из авторов документов (Страбон) указывает, что статуя имитирует голос человека. После реставрации памятника императором Септимием Севером в 199 году н.э. эта способность была утрачена памятником. Что же показали регулярные наблюдения? Летом статуя звучит после 5 часов утра, зимой -- после 7 часов. Звук мелодичный, продолжается 1--2 часа. Несомненно, что он вызывается восходящими потоками воздуха, нагреваемого утренним солнцем. Однако установить точную физическую картину звукообразования не удалось. Было высказано более десяти различных предположений на этот счет, как то: ветровой эффект, эолова арфа, колебания резонаторов Гельмгольца, эффект Тревельяна (колебания при соприкосновении с нагретой поверхностью) и т. п. Весьма вероятно одновременное действие нескольких механизмов возникновения "пения". Следует, таким образом, констатировать, что взятая на себя Бшорром миссия по изучению поющего колосса не увенчалась полным успехом, и это оригинальнейшее творение мастеров далекого прошлого еще ждет своих исследователей.

  

Пробовали на металлургическом заводе облучать ультразвуком расплавленный металл. Зернистость его уменьшается во много раз. Можно получать сплавы с высокой степенью однородности структуры.



  

Ультразвук - экранировние



   КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ ЭФФЕКТЫ. КВАНТОВАЯ АКУСТИКА "Перекрестными" эффектами Л. Л. Мясников образно, назвал эффекты, возникающие при взаимодействии полей или потоков разной природы, например звукового и магнитного, светового и звукового и т. п. Область перекрестных эффектов поистине безгранична, в настоящее время изучены лишь некоторые "разнопольные" взаимодействия. Вот, например, как взаимодействует ультразвук с металлом, находящимся в магнитном поле. Вследствие звуковых колебаний материала в магнитном поле в материале создаются вихревые токи, которые в свою очередь вызывают появление вторичного электромагнитного поля. По амплитуде этого поля можно, между прочим, судить об интенсивности ультразвука в металле. Эффект обратим: поверхностная радиоволна, направляемая вдоль металлического стержня с постоянным магнитным полем (а при некоторых условиях и без него), создает в стержне ультразвуковые колебания.

   Механизмы оптического возбуждения звука многообразны. Звук может возникать вследствие поглощения интенсивного света в среде. Этот механизм связан с релаксационными процессами, изучение которых является предметом молекулярной акустики (заметим, что молекулярная акустика сама по себе представляет обширную область, и отечественные школы И. Г. Михайлова, В. Ф. Ноздрева и других имеют большие достижения в этой области). Кроме того, звук может возбуждаться в результате резкого изменения агрегатного состояния среды (испарение, ионизация) вследствие электрострикционного эффекта. Американец Ларсон, исследовавший возбуждение звука в твердых телах при воздействии модулированного лазерного излучения, установил, что это излучение генерирует в среде сильный звук в направлении, перпендикулярном направлению распространения луча лазера. Различными авторами исследовались случаи излучения звука при воздействии на вещество мощных тепловых полей, импульсного электрического напряжения и т. д. По мере повышения частоты, то есть уменьшения длины волны ультраакустических колебаний звуковые волны начинают "замечать" дискретную структуру твердых тел -- кристаллическую ионную решетку. Здесь становятся плодотворными корпускулярные представления. Согласно современной физике, любая волна ведет себя при определенных условиях как частица, и наоборот: любая частица ведет себя при определенных условиях как волна. Один из классиков физики Уильям Брэгг иронически заметил по этому поводу, что каждый физик вынужден считать свет состоящим по понедельникам, средам и пятницам из частиц, а остальные дни недели -- из волн.

  

Для того чтобы усилить звук, нужно сначала превратить его в электрические колебания (с помощью микрофона, гидрофона, виброметра), а затем, после усиления этих колебаний в электронном усилителе, произвести обратное превращение уже усиленных электрических сигналов в звук посредством соответствующих электроакустических преобразователей.



   Работники акустической лаборатории завода доложили, что им удалось по требованию заказчика снизить шум одной из выпускаемых машин со 100 до 70 децибел. Они ожидали одобрения, но главный инженер, до этого момента не имевший, видимо, времени или желания ознакомиться детально с акустикой, сухо заметил: -- Рано радуетесь. Подумаешь, снизили шум на 30%. Надо до нуля доводить энергию звука. Он оглянулся на гостя, ища поддержки. Пришлось несколько охладить его: -- Снижение звукового уровня на тридцать децибел соответствует уменьшению звуковой энергии не на тридцать, а на 99,9%. А если, наоборот, увеличить уровень шума с 70 до 100 децибел, то это будет соответствовать увеличению звуковой энергии в 1000 раз, то есть круглым счетом на 100000%. Все это -- особенности логарифмического масштаба, характерного для физиологической акустики.

  

Поговорим о безобидных как будто бы "шумиках". Доля интеллектуального труда до мере прогресса человечества непрерывно возрастает, и вот тут-то начинают заявлять о себе "невинные" шумы. Наиболее рельефно это проявляется при творческой работе. Сын Льва Николаевича Толстого Сергей Львович писал в воспоминаниях об отце: "Когда он работал, к нему никто не смел входить, даже моя мать! Ему нужна была полная тишина и уверенность в том, что никто не прервет его занятий. Даже в соседнюю комнату можно было входить только тихо и осторожно". Гейне не мог работать даже при незначительном шуме. Перед тем как приступить к работе, он закупоривал все окна и двери. Из письма Чайковского к Н. фон Мекк: "...Никакого шума я буквально переносить не могу; а вчера во Флоренции, и сегодня здесь каждый проезжающий экипаж раздражает меня и приводит в состояние бешенства. Каждый крик, каждый звук раздражает мне нервы" (Рим, 19 ноября 1877). "Гений и злодейство -- две вещи несовместные",-- мы склонны верить утверждению поэта, хотя прямых доказательств этого положения как будто нет. Но что гений и шум несовместимы -- тому доказательств множество, и мы привели лишь малую их часть. Отдых, сон... Может быть, здесь шумы не так важны? Упомянем такой эпизод. Как известно, выдающийся путешественник-полярник Ф. Нансен предпринял попытку достичь Северного полюса с судна "Фрам", затертого льдами. К полюсу пошли пешком двое. У них был общий спальный мешок, чтобы можно было согревать друг друга во время сна. При первой же ночевке Нансен убедился, что его спутник... храпит. Смертельно усталый, Нансен все же не мог спать ни в первую, ни во вторую ночь и потребовал разрезать спальный мешок на два.



   Во время сильных порывов ветра уровень инфразвуковых колебаний (частоты 0,1 герца) достигает на верхних этажах 140 децибел, то есть даже несколько превышает порог болевого ощущения уха в диапазоне слышимых частот. Элементарная частица нейтрино обладает, как известно, громадной проникающей способностью. Инфразвук -- своего рода "акустическое нейтрино", он способен проходить без заметного ослабления через стекла окон и даже сквозь стены.

   Длина инфразвуковой волны весьма велика (на частоте 3,5 герца она равна 100 метрам), проникновение ее в ткани тела также велико; фигурально говоря, человек слышит инфразвук всем телом. Какие же неприятности может причинить проникший в тело инфразвук? Более сотни лет человечество усиленно изучает свой слуховой орган, занимающий лишь ничтожную часть поверхности тела, и все еще нельзя считать процесс слухового восприятия полностью изученным. Что же говорить о восприятии телом инфразвука? Естественно, об этом пока имеются лишь отрывочные сведения. Медики обратили внимание на опасный резонанс брюшной полости, имеющий место при колебаниях с частотой 4--8 герц. Пробовали стягивать (сначала на модели) область живота ремнями. Частоты резонансов несколько повысились, однако физиологическое воздействие инфразвука не ослабилось. Легкие и сердце, как всякие объемные резонирующие системы, также склонны к интенсивным колебаниям при совпадении частот их резонансов с частотой инфразвука. Самое малое сопротивление инфразвуку оказывают стенки легких, что в конце концов может вызвать их повреждение. Мозг. Здесь картина взаимодействия с инфразвуком особенно сложна. Небольшой группе испытуемых было предложено решить несложные задачи сначала при действии шума с частотой ниже 15 герц и уровнем примерно 115 децибел, затем при действии алкоголя и, наконец, при действии обоих факторов одновременно. Была установлена аналогия воздействия на человека алкоголя и инфразвукового облучения. При одновременном влиянии этих факторов эффект усиливался, способность к простейшей умственной работе заметно ухудшалась. В других опытах было установлено, что и мозг может резонировать на определенных частотах. Кроме резонанса мозга как упругоинерционного тела, выявилась возможность "перекрестного" эффекта резонанса инфразвука с частотой р- и р-волн, существующих в мозгу каждого человека. Эти биологические волны отчетливо обнаруживаются на энцефалограммах, и по их характеру врачи судят о тех или иных заболеваниях мозга. Высказано предположение о том, что случайная стимуляция биоволн инфразвуком соответствующей частоты может повлиять на физиологическое состояние мозга. Кровеносные сосуды. Здесь имеются уже некоторые статистические данные. В опытах французских акустиков и физиологов 42 молодых человека в течение 50 минут подвергались воздействию инфразвука с частотой 7,5 герца и уровнем 130 децибел. У всех испытуемых возникло заметное увеличение нижнего предела артериального давления. При воздействии инфразвука фиксировались изменения ритма сердечных сокращений и дыхания, ослабление функции зрения и слуха, повышенная утомляемость и другие нарушения. Как упоминалось в одной из предыдущих глав, спектральные характеристики шума в звуковом диапазоне в настоящее время нормируются. Так как особенно травмируют нервную систему звуки высоких частот, то на этих частотах допустимые уровни шума малы. На низких частотах в слышимом диапазоне допускаются большие уровни звука. Но если подтвердится особо вредное действие инфразвука на человека, то возможно, что при нормировании инфразвукового шума придется уменьшать допустимые уровни против тех, которые разрешены для сопредельной области частот 60--100 герц.

   Упомянем оригинальный глушитель инфразвукового шума компрессоров и других машин, разработанный Лабораторией охраны труда В действующих международных санитарных шумовых нормах допустимые уровни звука тем выше, чем ниже его частота Но когда дело дойдет до нормирования на совсем низких частотах -- в неслышимом "чертовом царстве инфразвука", то, возможно, придется здесь снижать допустимые уровни. градского института инженеров железнодорожного транспорта. В коробке этого глушителя одна из стенок сделана податливой, и это позволяет выравнивать низкочастотные переменные давления в потоке воздуха, идущего через глушитель в трубопровод. Площадки виброформовочных машин могут являться мощным источником низкочастотного звука. По-видимому, здесь не исключено применение интерференционного метода ослабления излучения путем противофазного наложения колебаний.

   В системах всасывания и распределения воздуха следует избегать резких изменений сечения, неоднородностей на пути движения потока, чтобы исключить возникновение низкочастотных колебаний.

   Некоторые исследователи разделяют действие инфразвука на четыре градации -- от слабой до... смертельной.

   Классификация -- вещь хорошая, но она выглядит довольно беспомощно, если не известно, с чем связано проявление каждой градации. Да, человечество еще не сдернуло полностью маску с дьявольского незнакомца, именуемого инфразвуком. Но рано или поздно это будет сделано. Остается надеяться, что черт окажется не таким страшным, как его сейчас малюют.

  


В начало Вверх


telepat-defence.com E-mail: mail@telepat-defence . com